JP2013231034A - 強化された拡大性と内部官能基性をもった樹枝状ポリマー - Google Patents

強化された拡大性と内部官能基性をもった樹枝状ポリマー Download PDF

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Abstract

【課題】強化された拡大性と内部官能基性をもった樹枝状ポリマーを提供する。
【解決手段】例えば下式で例示される反応で製造される樹枝状ポリマーが例示される。このような樹枝状ポリマーは油/水乳化液、製紙業における湿潤強度賦与剤、プロトン除去剤、ポリマー、ナノスケールの単量体、電子顕微鏡の較正標準、サイズ選択性をもった膜の製造、およびペイントのような水性組成物中の粘度変性剤として有用である。

【選択図】図1

Description

(米国連邦政府による研究支援)
本発明はThe Army Research Laboratoryとの契約によって米国国防総省により与えられたDAAL−01−1996−02−044号およびW911NF−04−2−0030号に基づく米国政府の支援により行われた。米国政府は本発明において一定の権利を保有するものとする。
本発明は樹枝状ポリマー(dendritic polymer、または樹木状ポリマー)の分野に関する。この分野においてその好適なポリマーの一例がデンドリマー(dendrimer)である。これらのポリマーは分子を捕捉し得る空隙の空間をもち、その表面の官能基はさらに反応を行うことができる。
従来法の説明
分岐したポリマーの開環反応
分岐したポリマー系を製造するための種々の開環反応は公知である。これらの方法のいくつかを下記に説明する。
開環反応を使用する重合反応、特に環式のエーテル、アミド、アジリジン、スルフィド、シロキサン、およびその他を、アニオン重合、カチオン重合または他の機構のいずれかにより使用する重合反応は良く知られている(非特許文献1)。しかし高度に分岐したポリマーの合成に開環重合反応を使用することはあまり知られていない。これまで研究が行われたこのような一つの分野は種々の超分岐ポリマー(hyperbranched polymer)の合成に開環重合反応を使用することである。大部分の場合開環重合反応は伝統的なタイプのものであり、広い多分散度をもつ不規則な超分岐ポリマーを生じる(非特許文献2参照)。
超分岐ポリマーを製造するための開環重合反応の最初の例の一つはOdianおよびTomaliaの研究(非特許文献3)であり、この場合超分岐材料はオキサゾリンからつくられた。
開環反応は単一のイオン伝導体として直鎖または櫛形に分岐したポリエーテルをつくるのに用いられてきた(非特許文献4)。
超分岐したポリエーテルを得るために、塩基性条件下における2−ヒドロキシメチルオキセタンの開環重合反応が試みられた(非特許文献5)。
オキサゾリンの開環重合に関するD.A.Tomaliaの研究により超分岐したPEOXまたはPEIのポリマーが得られた(特許文献1〜3参照)。
超分岐した樹枝状の(dendritic)巨大分子は、コア(core)の所で開始剤を用いる多分岐重合法(MBP)を使用して製造された。これには例えばオキサジノンを用い反応開始剤の存在下においてPdを触媒として環式カルバメートを開環重合させることを含む開環重合が必要である(非特許文献6および7)。
AB型のモノマーの重合が関与するエポキシドの開環は、触媒量の開始剤、例えば水酸イオンを添加することによって開始され、酸または塩基を触媒とした反応が関与する他
の超分岐したポリマーの製造法とは異なった新規の伝播モードで進行する(非特許文献8)。多分散度が1.5より低くなるようにアニオン開環重合を制御することにより、ABモノマー型のグリシドールを重合させて超分岐した「ポリグリセロール」にする(非特許文献9)。ジアンヒドロ−D−マニトールのカチオン環化重合は超分岐した炭水化物ポリマーの製造に使用されている(非特許文献10および11)。
開環重合と自己縮合ビニル重合(「SCVP」)のいくつかの特徴とを組み合わせると超分岐したポリマーが得られ、カプロラクトンの開環重合により多分散度が約3.2の超分岐ポリエステルが得られる(非特許文献12)。
ビス−(ヒドロキシメチル)カプロラクトンの開環重合により超分岐したポリマーが得られる(非特許文献13)。
エチルヒドロキシメチルオキセタンのカチオン開環重合により、多分散度が1.33〜1.61の範囲の超分岐したポリエーテルが得られる(非特許文献14)。
3−エチル−3−(ヒドロキシメチル)オキセタンの開環反応は超分岐したポリエーテルを生成させるのに使用されている(非特許文献15)。
N−カルボン酸無水物の開環反応により樹枝状のポリペプチドが得られた。この方法は、N−カルボン酸無水物を繰り返し順次開環する過程、および末端でのカップリング反応を含んでいる。この方法によって統計的に生じる分岐の1個当たりの平均鎖長が明確な長さをもたないポリマー区域が得られ、また1.2〜1.5の典型的な多分散度をもったポリマーが得られる。
精密なデンドリマー開環反応
ポリスルフィド・デンドリマーは、ポリチオールを塩基性条件下においてエピクロロヒドリンと反応させてポリエピスルフィドをつくることにより製造することができる(特許文献4および5)。同じ特許文献にはポリアミノのコアを過剰のエチレンスルフィドと反応させてポリスルフィドをつくり、次いで過剰のアジリジンと反応させてさらなる世代(generation)をつくるポリアミノスルフィド・デンドリマーの製造法が論じられている。
部分的に保護されたデンドリマーの表面をつくる一つの方法として、N−トシルアジリジンを付加することが論じられており(特許文献6〜8)、この方法はアゼチジン誘導体へ拡張されている。
表面基を結合させるための精密なデンドリマーの開環反応
末端基を付加する方法として開環反応が論じられている。例えば特許文献8にはデンドリマーの上にポリオール表面をつくるためにオキシランを使用することが記載されている。
精密なデンドリマー構造をつくる方法
広い範囲の精密なデンドリマー構造をつくるために多くの特殊な反応が使用されてきた。これらの反応は典型的にはコア(“C”)、分岐構造のタイプ(“BR”)および末端の官能基性(“TF”)を規定する。精密なデンドリマー構造の合成は二つの概括的方法によって行われてきたが、これらは「収束合成法(convergent synthsis)」および「発散合成法(divergent synthsis)」として分類さていれる(非特許文献16)。これらの広義の範疇の中で、分岐セル(branch cell)の構築(即ちその場で、或いは予め行われる構築)、或いはデンドロン(dendron)の固定のタイプの構築の方法に関してさらに種々の変形がある。
最も初期に発表された分岐セル試薬(branch cell reagent)の使用法の一つは、コアの周りに予めつくられた分岐セルを結合させ、低分子量の樹木状構造(arborol structure)をつくることであった(非特許文献17)。ポリ(チオエーテル)・デンドリマーは、N=4のペンタエリトリトールのコア、およびN=3の4−アセトチオメチル−2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタンをベースにして予めつくられた保護された分岐セル試薬を用いて合成された。この場合、デンドリマーの分岐構造の構築に保護された分岐セル試薬が使用されたが、これには迅速に構造をつくるために余分な段階として化学的に保護基を外すことが必要である。使用された試薬は多環式の型のエーテル(即ちオルトエステル)であるが、エーテル環は歪んではいず、重合の際に開環しない。
伝統的な小さい分子の化学における立体効果
小さい分子の化学において定義される立体効果は、すべての基本的な小分子の「建築ブロック成分」(即ち原子、官能基、炭化水素の足場など)が占めるナノメートルの規模以下(即ち0.05〜1nm)の空間の容積、および重要な反応および集団化が起こる際のそれらの相互関係によるものである。それらの相対的な大きさが反応性、変位、置換、キラリティー、会合、集団化、特殊な生成物の生成、および得られる構造様式に及ぼす効果は、学術的並びに経済的領域の両方において常に極めて重要性をもつ事柄である。例えば反応性を低下させる立体効果は「立体障害」と呼ばれている(非特許文献18参照)。立体障害は反応部位の所で邪魔をする基によって生じる。古典的な例には「ネオペンチル」効果が含まれ、この場合SN2反応に対する立体障害をもったハロゲン化アルキルの相対的な反応性は立体障害が増加するにつれて次第に抑圧され、ハロゲン化第3級アルキル(即ち臭化ネオペンチル)ではその反応性は遅すぎて測定できないまでになる。反応速度を決定するのは、求核的な攻撃を受ける炭素に結合したアルキル基の数のみではない。アルキル基の相対的な大きさも非常に重要である。
Cramの規則は小さい分子の立体効果の他の例である。理論に拘束されるつもりはないが、立体効果はカルボニルの酸素の所における立体選択的な反応性をコントロールし、その結果キラリティーが導入されると考えられている。Cramの規則は、求核剤は最小の置換基に沿ってカルボニルに近づくと言うことを述べている。最大の基はカルボニル基に対しアンチ位に配位して立体効果を最低限度に抑制し、求核剤は小さい置換基の側から優先的に攻撃を行う(非特許文献19参照)。
上記の簡単な例は、このような類似した「立体効果」が、それが見出され定義された場合、ナノスケール(nanoscale)のレベル(即ち1〜100nm)における重要な構築成分に対して与え得る可能性ばかりでなく、その重要性を予告している。これらのN−SIS効果に対するナノスケール規模での規則は事実上分かっていない。本明細書の下記の「詳細な説明」の項でN−SISがどのように本発明に関係しているかを説明することにする。
ポリ(アミドアミン)・デンドリマー(“PAMAM”)の合成
デンドリマーの合成におけるいくつかの難点はそれらの製造に使用される方法に固有の難点である。例えば、これらの樹枝状ポリマーの組成的に主要な種類の一つであるポリ(アミドアミン)・デンドリマー(“PAMAM”)の合成法では、その場で分岐セルを生成させるMichaelの付加反応の化学に最近注目が集まっている(非特許文献20)。通常の方法は、遅い化学過程、長い反応時間、および分化しない(non−differentiated、分岐を起こさない)二官能性の中間体を伴うアミド化の過程を含んでいる。このような環境のため、この方法では非常に希釈することが強いられ、その結果生成能力は低くなり、コストは高くなる。高い世代の場合は特にそうである。これに加えてPAMAMデンドリマーには、その特殊なアミド構造のために、逆Michael付加反応(reverse Michael addition)および加水分解反応を介して分解を起こす低エネルギーの反応経路がある。
現在使用されている方法に比べ、反応時間が速く、少量の副成物との分離が容易に行え、製造コストが安い精密なデンドリマー構造をつくる方法を見出だすことは明らかに望ましいことであろう。これに加えて、デンドリマーがいっそう安定であり、製造規模を拡大できれば、それもまた望ましいことであろう。このような改善された特性および性質は、これらの樹枝状ポリマーに対し他では得られないさらなる独特な使用法を提供するであろう。
米国特許第4,690,985号明細書。 米国特許第5,631,329号明細書。 米国特許第5,773,527号明細書。 米国特許第4,558,120号明細書。 米国特許第4,587,329号明細書。 米国特許第4,361,337号明細書。 米国特許第4,587,329号明細書。 米国特許第4,568,737号明細書。
George Odian,Principles of Polymerization,John Wiley and Sons社、1993年発行、第7章。 D.A.Tomalia,J.M.J.Frechet,J.Polym.Sci.誌、Part A:Polym.Chem、40巻、2719〜2718頁(2002年)。 P.A.Gunatillake.G.Odian,D.A.Tomalia,Macromolecules誌、21巻、1556頁(1998年)。 X.G.Sun,J.B.Kerr,C.L.Reeder,G.Liu,Y.Han,Macromolecules誌、37巻(14号),5133〜5135頁(2004年)。 Y.H.Kim,J.Polym.ScI,Polym.Chem.誌,36巻,1685頁(1998年)。 M.Suzuki,A.Ii,T.Saegusa,Macromolecules誌,25巻,7071〜7072頁(1992年)。 M.Suzuki,S.Yoshida,K.Shiraga,T.Sa例えばusa,Macromolecules誌,31巻,1716〜19頁(1998年)。 H.T.Chang,J.M.J.Frechet,J.Am.Chem.Soc.誌,121巻,2313〜2314頁(1999年)。 A.Sunder,R.Hanselmann,H.Frey,R.Mulhaupt,Macromolecules誌,32巻,4240〜4246頁(1999年)。 T.Imai,T.Satoh,H.Kaga,N.Kaneko,T.Kakuchi,Macromolecules誌,36巻,6359〜6363頁(2003年)。 T.Imai,T.Satoh,H.Kaga,N.Kaneko,T.Kakuchi,Macromolecules誌,37巻,3113〜3119頁(2004年)。 M.Liu,N.Vladimirov,J.M.J.Frechet,Macromolecules誌,32巻,6881〜6884年(1999年)。 M.Trollsas,P.Lowenhielm,V.Y.Lee,M.Moller,R.D.Miller,J.L.Hedrick,Macromolecules誌,32巻,9062〜9066頁(1999年)。 Y.Mai,Y.Zhou,D.Yan,H.Lu,Macromolecules誌,36巻,9667〜9669頁(2003年)。 H.Magnusson,E.Malmstrom,A.HuIt,Macromolecules誌,34巻,5786〜5791頁(2001年)。 Dendrimers and other Dendritic Polymers,J.M.J.Frechet,D.A.Tomalia編,John Wiley and Sons,(2001年)発行。 G.R.Newkome,Z.−Q.Yao,G.R.Baker,V.K.Gupta,J.Org.Chem.誌,50巻,2003頁(1985年)。 P.Y.Bruice,Organic Chemistry,第2版,362頁,Prentice HaIl(1998年)発行。 D.J.Cram,A.Elhafez,J.Am.Chem.Soc.誌,74巻,5828頁(1952年)。 Dendrimers and other Dendritic Polymers,J.M.J.Frechet,D.A.Tomalia編,John Wiley and Sons(2001年)発行,第25章。
本発明の簡単な要約
本発明の樹枝状ポリマー構造は、驚くべき性質(伝統的な樹枝状ポリマー構造に比べて)を示し、且つその製造に独特の開環過程を使用できるいくつかの特有な成分をもっている。
これらの樹枝状ポリマーの構造を下記図1に示す。
ここで
(C)はコア(core)を意味し;
(FF)はコアの焦点官能基性成分(forcal point functionality component)を意味し;
xは独立に0かまたは1〜N−1の整数であり、
(BR)は分岐セル(branch cell)を意味し、pが1より大きい場合(BR)は同一または相異なる構成部分(moiety)であることができ;
pは該デンドリマーの中の分岐セル(BR)の総数であって、下記式
により導かれる1〜2000の整数であり;
ここでGはコアを取り囲む同心的な分岐セルの外殻の数(世代)であり;
iは最終の世代Gであり;
は分岐セルのマルティプリシティ(multiplicity)であり;
はコアのマルティプリシティであって1〜1000の整数であり;
(IF)は内部官能基性(interior fuctionality)を意味し、qが1より大きい場合(IF)は同一または相異なる構成部分であることができ;
qは独立に0、または1〜4000の整数であり;
(EX)は延長部材(extender)を意味し、mが1より大きい場合(EX)は同一または相異なる構成部分であることができ;
mは独立に0、または1〜2000の整数であり;
(TF)は末端の官能基性(terminal functionality)を意味し、zが1より大きい場合(TF)は同一または相異なる構成部分であることができ;
zは、1以上で且つ或る与えられた世代(G)に対する(C)および(BR)に可能な数までの表面の基の数を意味し、下記式
z=N
から導かれ;
ここでG、NおよびNは上記に定義した通りであるが、但しここで少なくとも一つの(EX)または(IF)が存在するものとする。
本発明のこのデンドリマーのいくつかは式(II)で表される。
ここで、コア=(C)、(TF)、G、N、N、i、zおよびpは上記式(I)で定義した通りであり、(BR)は存在する一つの(IF)構成部分をもっていなければないか、その場で(IF)を生成できなければならない。
上記式(I)および(II)に対する種々の項[(C)、(FF)、(IF)、(BR
)、(EX)、(TF)]は下記「詳細な説明」において詳しく説明する。好ましくは、式(I)の化合物には少なくとも一つの(EX)が存在しており、これはアセチレンに対するアジドの1,3−シクロ付加反応から誘導されるピペラジンまたはトリアゾール、またはエステルのような開裂可能な構成部分である。また式(I)の化合物には(EX)および(IF)の両方が存在することが好ましく、各(BR)および(IF)をそれぞれ二つ以上もっていることができる。
式(I)の樹枝状ポリマーの製造方法
これらの式(I)の樹枝状ポリマーは本明細書において後述する方法によりつくられ、これらの方法のいくつかは下記の流れ図1および2に記載されている。
本発明の一具体化例においては、溶媒(例えばアルコール)の存在下において、好ましくは不活性雰囲気(例えば窒素)中で十分な時間の間(例えば0.5〜30時間)十分な温度(例えば20〜150℃)において、分岐セル試薬を該分岐セル試薬と反応するジアミンと接触させてポリ(エステル−アクリレート)デンドリマーおよびポリ(エステルエポキシド)デンドリマーから成る群から選ばれるデンドリマーをつくるデンドリマーの製造法が提供される。この方法でデンドロンも製造される。アルコールおよび/または極性/非極性溶媒の存在下において開始剤コア(initiator core)と分岐セル試薬とを互いに接触させる。
アクリレート・アミン反応系により上記に定義された式(I)の樹枝状ポリマーを製造する方法は次の過程を含んで成っている。
A.下記に示すようにアクリレート官能性のコアをアミン官能性の延長部材と反応させる:
(C)+(EX)→(C)(EX)(TF)
ここで(C)=アクリレート官能性のコア、例えばTMPTA;(EX)=アミン官能性の延長部材、例えばPIPZ;(TF)=アミンである;および
B.下記に示すように(C)(EX)(TF1)のアミン官能性の延長されたコア試薬をアクリレート官能性の分岐セル試薬と反応させる:
(C)(EX)(TF1)+(BR)→(C)(EX)(BR)(TF2)
ここで(C)=TMPTA;(EX)=PIPZ;(TF1)=アミン;(BR)=TMPTA;(TF2)=アクリレートである。
また過程AおよびBの両方において、延長部材(EX)の基をコアに付加する場合、(EX)/(C)のモル比は延長部材の分子(EX)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義される。完全に被覆することが望ましい場合には過剰の(EX)を使用する。
単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基に対して分岐セルを付加する場合には、(BR)/(C)は分岐セルの分子(BR)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義される。完全に被覆することが望ましい場合には過剰の(BR)を使用する。
また、分岐セル(BR)または延長部材(EX)が単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物に付加する程度は、加えられるモル比によって、或いはN−SISによって制御することができる。
開環反応系により上記に定義された式(I)の樹枝状ポリマーを製造する方法は次の過
程を含んで成っている。
A.下記に示すようにエポキシ官能性のコアをアミン官能性の延長部材と反応させる:
(C)+(EX)→(C)(IF1)(EX)(TF1)
ここで(C)=エポキシ官能性のコア、例えばPETGE;(IF1)=内部ヒドロキシル(OH);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF1)=アミンである;および
B.下記に示すように(C)(IF1)(EX)(TF1)のアミン官能性の延長されたコア試薬をエポキシ官能性の分岐セル試薬と反応させる:
(C)(IF1)(EX)(TF1)+(BR)→(C)(IF1)(EX)(IF2)(BR)(TF2)
ここで(C)=PETGE;(IF1)=特許請求の範囲の請求項1に定義されたような内部官能性の構成部分、例えばOH;(EX)=特許請求の範囲の請求項1に定義されたような延長部材の構成部分、例えばPIPZ;(TF1)=アミン;(BR)=エポキシ官能性の分岐セル試薬、例えばPETGE;(IF2)=特許請求の範囲の請求項1に定義されたような内部官能性の構成部分、例えばOH;(TF2)=アミンである。
また過程AおよびBの両方において、延長部材(EX)の基をコアに付加する場合、(EX)/(C)のモル比は延長部材の分子(EX)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義される。完全に被覆することが望ましい場合には過剰の(EX)を使用する。
単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基に対し分岐セルを付加する場合には、(BR)/(C)は分岐セルの分子(BR)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義される。完全に被覆することが望ましい場合には過剰の(BR)を使用する。
分岐セル(BR)または延長部材(EX)が単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物に付加する程度は、加えられるモル比によって、或いはN−SISによって制御することができる。
式(I)の樹枝状ポリマーの用途
式(I)のこれらの樹枝状ポリマーは、下記のように、また本明細書でさらに説明されているように使用することができる。これらの材料および同様な樹枝状ポリマーの知識に基づいて、これらの樹枝状ポリマーはここに挙げられたすべての用途および多くの他の用途を展開できると思われる。PAMAMのような樹枝状ポリマーの膨大な種類の用途に関しては多数の文献がある。
式(I)の本発明の樹枝状ポリマーは上記に説明したような独特の性質をもっているために、全部とは言わないが、PAMAMおよび他の樹枝状ポリマーの従来公知の大部分の用途、およびそれ以上の用途に使用できると考えられる。このような用途のこれだけには限定されないいくつかの例には次のものが含まれる。エネルギーおよび電子製品の市場において、これらの樹枝状ポリマーは燃料電池(例えば膜、触媒)、エネルギー貯蔵剤(水素)、固相状態の発光(lighting)、装置の熱管理、発光ダイオード、ディスプレー、電子インク、層間誘電体、フォトレジスト、分子電子機器、光通信(テレコム)装置(導波管)、フォトニックス(photonics)、写真材料、量子ドット(quantum dot)および材料のステルス的な(stealth)強化に用途をもっていることができる。式(I)のこれらの樹枝状ポリマーを樹脂の粉末と混合して加熱した後、押し出すか分散させることによりトナー組成物をつくることができる。式(I)のこれらの樹枝状ポリマーを染料(例えば陰イオン性染料)、塩、表面活性剤、酸化防止剤、溶媒(例えば水)と混合するか、またはニートの(neat、ほぼ純粋な)状態で、或いは他の所望の成分と混合し、紙または他の印刷表面の上に沈積させ得る沈澱を含まないインクをつくることができる。合成繊維または天然繊維を被覆するかまたはその中に浸透し得る染料の能力が改善されることによって、これらの樹枝状ポリマーは布、布地のパターン、絨毯、および他のこのような材料に対する多くの用途に有用である。式(I)の水溶性の樹枝状ポリマーを紙被覆用の組成物に加え、紙の品質を改善するとともに紙被覆機の生産能力を向上させることができる。式(I)の樹枝状ポリマーをシリカまたはアルミナと混合し、分離または濾過に使用するためのクロマトグラフ用支持材をつくることができる。式(I)の樹枝状ポリマーは、歯科用の組成物に使用してその性能を向上させ、収縮を減少させ、および/または接着性を改善することができる。これらの樹枝状ポリマーは、粘度が低く、最適なエッチング性能をもち、ガラス転移温度を調整できる性質のために、コンピュータの記憶システムの製造に有用である。このようなナノスケールのデンドリマー分子がそれ自身としてまたは金属イオンまたは金属に対するキャリヤーとして機能する他の用途も可能である。式(I)の樹枝状ポリマーは、オイルに対する添加物および潤滑剤として分散性および酸化防止性を示し、SAE−30モーターオイルに対する添加物としてスラッジ、ワニス(varnish)および詰まり(clogging)を減少させることができる。
環境分野においては、これらの樹枝状ポリマーは化学センサーおよび生物センサー、電子ノーズ(electronic nose)(配列をベースにしたセンサー)、チップに取り付けたラボ(lab−on−a−chip)、材料の環境追跡用および産地識別用のナノ・コード化、環境センサーの増幅技術、殺生物材料、環境検知技術、矯正技術、クリーンな水(例えばイオン交換剤)、クリーンな空気(例えば超吸収材)、および触媒の分野に用途をもっていることができる。
個人用/家庭用の分野においては、これらの樹枝状ポリマーは燃料の環境的な品質向上、被膜および表面の改質剤(例えば引っ掻き抵抗性、抗菌性表面、色の変化、テクスチャーの変質、埃抵抗性、耐水性を与えるための)、クレンザーおよびローション、化粧品、顔料および染料、紫外線吸収剤、吸収剤、反射剤、栄養剤のキャリヤー、栄養剤(nutriceuticals)、甘味剤、人口甘味剤、表面活性剤、着色性または非着色性の機能性添加物としての用途をもっていることができる。
化学薬品および製造業の市場においては、これらの樹枝状ポリマーは改善された結合剤として、溶液から重金属または不純物を除くための或いは水の精製のための包接化合物において、また、化学触媒、化学分離材料、濾過システム、石油処理(ナノ触媒)および毒物漏洩センサーとしての用途をもっていることができる。またこれらの樹枝状ポリマーは不均一重合体(heteropolymers)または均一重合体(homopolymers)の製造を含む種々の化学的な用途における単量体として、また重合変性剤または開始剤として(例えばナイロン6に対し粘度を低下させ、射出成形を容易にし低い加工圧力を得るために)使用することができる。
また式(I)の樹枝状ポリマーはその内部の空隙の空間の中に種々の担持された材料が存在していることができる。これらの樹枝状ポリマーは医薬品および農業の分野における薬品として種々の用途をもっていることができる。
人および動物の医薬品および健康の分野において、これらの樹枝状ポリマーは生体内画像診断(例えばコントラストを増加させて行う標的を定めた制御)、診断上の検知(例えばシグナルブースターによる同時目標設定)、薬剤の送達(drug delivery)(例えば口、静脈、皮膚、経皮、鼻などを介する強化された送達)、薬剤の発見(例えば小型化、バイオアレー(bioarray))、生体内および生体外の診断および治療、ホルモン、蛋白質、酵素、医療装置に対する蛋白質抵抗性をもった被膜(例えば生体内および生体外における被膜)、生物による汚損に対し抵抗性をもった装置の被膜および表面、経皮投与、腫瘍に対する化学療法、遠隔操作用および生体内での装置、多価薬物への応用、近赤外線吸収剤、バイオマーカー(biomarker)、標的を定めたバイオマーカー、非侵襲性診断および検知、標的治療法(targeted therapy)、標的診断法、樹枝状ポリマーを含む銅、銀、金のような金属、および磁気バイオリアクター(例えば細胞の成長および収穫用)、薬剤放出ステント(stent)、表面被覆、および制御された放出(例えば治療薬、栄養剤などの)としての用途をもっていることができる。また薬剤、プロドラッグ(prodrug)、抗ウイルス剤、抗バクテリア剤、駆寄生虫薬、蛋白質、ホルモン、酵素、オリゴヌクレオチド、遺伝形質(例えばDNA、RNAの断片、ウイルス粒子および断片、または合成された遺伝粒子)のカプセル化(encapsulation)または吸収を行うためのこれらの樹枝状ポリマーの使用が含まれる。
従って、従来公知の樹枝状ポリマー、並びに式(I)の本発明の樹枝状ポリマーに対して行われた試験に基づき、これらの樹枝状ポリマーは次のようなものとして使用した場合有用であり得ることは明らかである:表面とコンジュゲートした或いは連係したキャリヤー(例えば楕円体、球、棒状の、不規則な超分岐した形、デンドリグラフト(dendrigraft);コア−外殻型のテクトデンドリマー(tectodendrimer)のような種々の変形を取り得る)。これらは種々の表面の基(TF)によってさらに変性することができる;カプセル化された(encapsulated、内包された)キャリヤー(担持された材料が内部と連係しているかまたは単に捕捉されただけのいずれか)あり、時間を決めて放出される薬剤の送達の用途に使用され、放出時期およびpH、または投与された際の他の所望の変化、即ち樹枝状ポリマーの内部と表面との間の溶解度の差、世代または形により樹枝状ポリマー1個当たりに可能な担持された材料の量に応じ、樹枝状ポリマーの構造の中に開裂可能な結合をもっているもの;また、それらの大きさが精密なために分子的な大きさの標準、較正材料、および細孔を生成する鋳型としての用途も可能である。
食品および農業の市場においては、これらの樹枝状ポリマーは高度の選択性をもった制御センサー、感覚増幅材料(例えば味、匂い、音、視覚、および触感)、植物の内部の生体内経路の研究および分布、標的に対する無毒な生分解性殺虫剤、除草剤、時間を決めて放出される肥料及び殺虫剤、包装材料(例えば微生物抵抗性をもったプラスティックス)、新鮮さ、汚染度、および/または不正な変更(tamper)に対するセンサー、および植物および動物に対する薬剤の送達の分野で用途をもっていることができる。
これに加えて、これらの樹枝状ポリマーはさらにこれから説明するような他の望ましい材料を担持することができる。
本明細書においては、これらの用途に対する式(I)の樹枝状ポリマーの組成物についても説明を行う。
コア(C)の成分、分岐セル(BR)、内部の官能基性(IF)および延長部材(EX)を有する内部成分、および末端の官能基性(TF)を有する多数の表面の基(Z)をもった式(I)のデンドリマーに対するデンドリマーのコア−外殻構造の三次元射影。この図において(EX)としてのピペラジンおよびトリアゾールは単に例示のためであり、他の任意の(EX)であることができる。 求電子性の構成部分(E)、求核性の構成部分(Nu)、または他の反応性の構成部分(O)、またはこれらの構成部分の組合せの一つまたはそれ以上から成ることができる種々のコアの成分(C)を示す図。コアのマルティプリシティはNで定義される。これらの三つの語(E)、(Nu),および(O)の中には、これらの構成部分に対して通常使用される構成部分に加えて、図示のように焦点官能基性(FF)をもったデンドロンのような基が含まれている。 次のような一つまたはそれ以上の構成部分を有する分岐セル(BR)をもった式(I)のデンドリマーの内部を示す図:求電子性の構成部分(E)、求核性の構成部分(Nu)、または他の反応性の構成部分(O)(即ちフリーラジカル、1,3−双極性シクロ付加反応性構成部分)、またはこれらの構成部分の組合せ。これに加えて、通常該内部は開環反応から誘導される内部の官能基性(IF)を与える基を随時もっていることができ、これらの基は次のような一つまたはそれ以上の構成部分を有することができる:求電子性の構造部分(E)、求核性の構成部分(Nu)、または他の反応性の構成部分(O)、またはこれらの構成部分の組合せ。また該内部の中には次のような一つまたはそれ以上の構成部分を有する延長部材の構成部分(EX)も随時存在している:求電子性の構成部分(E)、求核性の構成部分(Nu)、または他の反応性の構成部分(O)、またはこれらの構成部分の組合せ。これらの内部の構成部分はデンドリマーの各世代に対して繰り返されることができる。 (A)は、Qがエポキシド構成部分またはアクリレート構成部分であることができる分岐セルまたはコアを示し;(B)は、エポキシドが開環した分岐セルである場合のテトラグリシジルエーテルの分岐セル試薬に対する(BR)構成部分、(EX)構成部分および(TF)構成部分を示し、ここで図示のようにN=3がつくられている。同様にN=2の場合が図1に示されている。アクリレートがQの場合、エステルは開裂し得るように組み込まれている。 末端の官能基性(TF)を有する表面の基の数(z)を示す図。(TF)は同一または相異なることができる。またこれらの(TF)は求電子性の構成部分(E)、求核性の構成部分(Nu)、または他の反応性の構成部分(O)、非反応性の末端基(例えば炭化水素)、またはこれらの構成部分の可能な組合せを一つまたはそれ以上有している。 一つの世代から次の世代への樹枝状ポリマーの成長(即ちデンドリマーの構築体系)を示す図。樹枝状ポリマーが成長するにつれ、それは数学的に拡大する世代の関数としてナノスケールにおける分子の形および分子量を変化させる。この図には(IF)、(EX)および(BR)構成部分が含まれているものとする。 (BR)が(C)よりも大きいかまたは小さい場合の種々の構成部分の反応性、およびこの反応に関与する反応性の基の数に対するNSISの効果を示すための、式(I)のデンドリマー/デンドロンのNSIS特性を示す図。 (BR)が(C)より大きい場合の種々の構成部分の反応性を示すための式(I)のデンドリマー/デンドロンのNSIS特性を示す図であり、小さい反応物によるこれ以上の反応がなお可能であることを示す。 一つの世代に対する式(I)のデンドロン/デンドリマーをつくるための(BR)、(EX)、(C)、(FF)および(TF)に対する(Nu)、(O)、および(E)の反応の組み合わされた反応性を示す図。これらの反応は高い世代をつくるために繰り返すか、或いは他のオーソゴナル・ケミストリーによる成長の戦略に用いることができる。 (FF)チオ官能化したデンドロンで被覆したAUのナノ粒子に対するPAGEの結果を示す図。着色する前において、左側のパネルでは被覆されたAuのナノ粒子が褐色で示され、ローディング染料は紫色である。Coomassie blueで着色した後,右側のパネルはAuナノ粒子のコアの周りのデンドロンの外殻を青色で示している。レーン1は過剰のデンドロンを含む粗製物を含み、レーン2〜10はSephadexTM G−50で分離して得られる画分1〜9を示す。 4種の異なった濃度のPEHAMデンドリマー中におけるモデル毒としてのインドメタシンのカプセル化の結果を示す図。PEHAMデンドリマーはこのモデル毒をカプセル化し、溶液からそれを除去することができる。 PEHAMデンドリマーに対しコンジュゲートをつくるためにFITCを表面に結合させて得られる結果を示す図。左側のパネル(A)では、レーン7は対照を示し、レーン5および6はFITCとコンジュゲートしたPEHAMデンドリマーを示す。右側のパネル(B)はゲルをCoomassie blueで着色した場合を示し、蛍光を示すすべてのバンドには、遊離の染料のバンド以外、PEHAMデンドリマーが存在していた。 FITCに対しコンジュゲートしたPEHAMデンドリマー、およびそれぞれ単独でPEHAMデンドリマーおよびFITCをHEK293細胞の中に含む試料を2、5、および24時間保温した後の右側のカラムの蛍光顕微鏡の結果を示す図。細胞の内部に蛍光が存在することは、コンジュゲートしたPEHAMデンドリマーが細胞を透過したことを示す。左側のカラムのパネルは参考として示された位相差の像である。 HEK293細胞およびMDCK細胞中の種々の濃度におけるsiRNA送達運搬体(vehicle)としてのG=1,PEHAMデンドリマーの試験結果。左側の図にはHEK293細胞中でPEHAMデンドリマーの濃度が増加すると、遺伝子生成物のノックダウンが増加する一般的な傾向が示されている。右側の図のMDCK細胞は、試験されたPEHAMデンドリマーの最高投与量においてサイクロフィリンBの発現を少し減少させることが示されている。 図14の結果を証明する結果を示す図。ここでは50,100,200,および400μ/mLのG=1、PEHAMデンドリマーを三回試験した。前述のようにHEK263細胞は、PEHAMデンドリマーの濃度が増加すると、サイクロフィリンBのサイレンシングを増加させた。PEHAMデンドリマーはMDCK細胞中ではトランスフェクション剤としては効果が少なく、その結果は非常に大きな変動を示した。 HEK293細胞およびMDCK細胞中の種々の濃度におけるsiRNA送達運搬体としての実施例82のG=2,PEHAMデンドリマーの試験結果。HEK293細胞およびMDCK細胞中でG=2,PEHAMデンドリマーの濃度が増加すると、遺伝子生成物のノックダウンが増加し、両方の値はLipofectaminTM 2000に対する値よりも高いという一般的な傾向が示された。 HEK293細胞およびMDCK細胞中の種々の濃度におけるsiRNA送達伝播体としての実施例84のG=2,PEHAMデンドリマーの試験結果。この結果により、HEK細胞の濃度範囲に亙り、またMDCK細胞の低濃度においてサイクロフィリンBの発現の効果的なサイレンシングが示された。 伝統的なPAMAMデンドリマーと比較した場合の式(I)のデンドリマーの強化された熱安定性を示す図。この図18において番号が付けられた線は次のようなデンドリマーからのデータを表す:1は実施例25B、2は実施例76、3はG=3、(C)=DAB、(TF)=アミンのPAMAM。 式(I)の代表的な生成物[即ち例えば実施例76(4)および77(3)]を、平均分子量が5000(2)および8000(1)の2種の関連した超分岐樹枝状ポリマーと比較して示したサイズ排除クロマトグラフ(SEC)の図。示されたバンドの幅は3および4に対する多分散度が狭いことを示している。 ポリ(エーテルヒドロキシルアミン)(PEHAM)デンドリマー[(C)=ネオペンチル;(IF)=OH;(BR)=PETGE;(EX)=PIPZ;(TF)=NH;G=0.5〜6.5]に対する縮んだ(円)および延びた(正方形)場合の値を示すCPKモデルから得られる直径の寸法。黒い直線状の曲線(実線)は理想的な延びた挙動を示す。黒色の指数関数的な曲線(実線)は縮んだ寸法を示す。縮んだ寸法と延びた寸法との差はデンドリマーの内部の利用できる空隙の空間を示す。ほぼG1のところでカプセル化が始まることに注意されたい。これに対し、図20(B)に示されているように古典的なポリ(エーテル)デンドリマーに対してはカプセル化の性質は観測されない。ほぼG=5.5における交差点はこの種類のデンドリマーに対するde Gennesの緊密充填の点を示している。 古典的なポリ(エーテル)(PE)デンドリマー[(C)=ネオペンチル;(BR)=ネオペンチル;(TF)=OH]に対する縮んだ(円)および延びた(正方形)場合の値を示すCPKモデルから得られる直径の寸法。実際のSECの値(三角形で表される)はCPKの値に密接に対応している。この種類のデンドリマーは(EX)も(IF)ももっていない。延びたおよび縮んだ寸法はほとんど重ね合わせることができ、古典的なポリ(エーテル)デンドリマーが実質的に内部の空隙の空間をもっていないことを示していることに注目されたい。これに加えて、古典的なポリ(エーテル)デンドリマーには(EX)が存在しないために、図20(B)に示されているように、de Gennesの緊密充填の交差点はG=5.5かまたはPEHAMと比べ約2〜3世代前のG=3へ移動する。 CPKモデルから得られた直径の寸法(nm)を示す図。古典的なポリ(アミドアミン)(PEMAM)デンドリマー[(C)=NH];G=1〜10に対する縮んだ(円による)および延びた(正方形による)値が示されている。実際のSECの値(三角形で示す)はこの縮んだ寸法と延びた寸法の値の間にある。この種類のデンドリマーは(EX)も(IF)ももたず、de Gennesの緊密充填の交差点はG=10の所にある。図。20(A)に示したようなG=1〜1.5の場合と比べ、G=4まではカプセル化の性質の開始が起こらないことに注意されたい。 4個の球形の分岐セル試薬のモデル。これらの試薬は互いに接触しており、これらの4個の球形の試薬によりつくられる四面体の中心に生じる空間の中にぴったりと合うように球形のコアが挿入されている。この空間は、N−SISによる議論および予測を行う空間の境界が決定される球状のコアおよび分岐セルの相対的な容積(直径)を示している。 N−SISの議論および予測の検証を行うための球形のコアと該コアを取り囲む3個の円錐形の分岐セル試薬を示すN−SISモデルの二つの図。このモデルには三つのパラメータ:コアの大きさ(半径=R)、および円錐の高さ(h)並びに底面の半径(r)が存在する。 N−SISの議論および予測の検証を行うための4個の円錐形の分岐セル試薬で取り囲まれた球形のコアを示すN−SISモデルの四つの図。4個の円錐形の分岐セル試薬の底面は四辺形の中心にある球形のコア試薬に内接している。 1個の球形のコアの周りに組み立てられた3個の円錐形の分岐セル試薬。この場合四辺形の一つの面には円錐形の分岐セル試薬は存在しない。
本発明の詳細な説明
用語
本明細書において使用される下記の言葉は下記に述べる定義をもつものであり、これらの言葉に対して単数は複数を含むものとする。
AEEAはN(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミンを意味する。
AEPは1−(2−アミノエチル)ピペラジンを意味する。
AFMは原子間力顕微鏡を意味する。
AIBNは2,2’−アゾ−ビス(イソブチロニトリル)を意味する。
アルキルはこの言葉に対して使用される任意の数の炭素原子を意味し、直鎖または分岐しているか、単独であるかまたは他の言葉の一部、例えばアルキル、アルキルアリール、シクロアルキル、複素環式の部分、およびその他の部分の一部であるかをどうかを問わない。典型的にはC〜C100であるが、好ましくはC〜C50、最も好ましくはC〜C25である。同様にアルケンおよびアルキンは広い意味において定義され、典型的にはC〜C200であり、好ましくはC〜C100である。
AMTSはアクリロキシメチルトリメチルシランを意味する。
APSはペルオキシ二硫酸アンモニウムを意味する。
アプタマー(aptamer)は特定の標的分子、例えば蛋白質または代謝生成物に結合し得る特殊な合成DNAまたはRNAのオリゴヌクレオチドを意味する。
アリールは芳香族原子団を含む任意の数の炭素原子を意味し、C〜C100であることができ、一つまたはそれ以上のアルキル(随時置換基をもつ)、アルケン(随時置換基をもつ)、アルキン(随時置換基をもつ)、ハロゲン、環中のヘテロ原子(例えばN,O,S,P,B)、アジド、および本明細書の説明および実施例に記載された他の置換基で置換されていることができる。
BAAはビス(アリル)アミンまたはジアリルアミンを意味する。
BGPMはビス(4−グリシジルオキシフェニル)メタンを意味する。
BOCはt−ブトキシカルボニルを意味する。
BPEDSはビス(2−ピペラジニルエチル)ジスルフィドを意味する。
BSAは牛の血漿アルブミンを意味する。
セライト(Celite)は珪藻土(Fisher Scientific社製)を意味する。
CPKはCorey−Pauling−Koltunの分子模型を意味する。
DABはジアミノブタンを意味する。
DBAはジベンジルアミンを意味する。
DCCはジシクロヘキシルカルボジイミドを意味する。
DCMはジクロロメタンを意味する。
DEAはジエタノールアミンを意味する。
DEIDAはジエチルイミノジアセテートを意味する。
DETAはジエチレントリアミンを意味する。
DGGAはN,N’−ジグリシジル−4−グリシジルオキシアニリンを意味する。
DIAはジイミノアミンを意味する。
DI水は脱イオン水を意味する。
ジグライム(diglyme)はジエチレングリコールジメチルエーテルを意味する。
DMDTMBはジチオ酪酸ジメチルを意味する。
DMEはジメトキシエタンを意味する。
DMFはジメチルフォルムアミドを意味する。
DMSOはジメチルスルフォキシドを意味し、Acros organics社のものを使用前にさらに蒸溜したものである。
DNAまたはRNAは合成品または天然産の単一鎖または二重鎖のDNAまたはRNA或いはPNA(燐を含んだ核酸)、またはこれらの組み合わせ、或いはアプタマーを意味し、好ましくは4〜9000個の塩基対を有するか、或いは500D〜150kDのものである。
DO3Aは1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7−トリス(酢酸)を意味する。
DOTAは1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラ(酢酸)を意味する。
DTPAはジメチレントリアミンペンタ酢酸を意味する。
DTTはジチオトレイトール(dithiothreitol)を意味する。
EAはエタノールアミンを意味する。
EDAはエチレンジアミンを意味し、Aldrich社製のものである。
EDTAはエチレンジアミン四酢酸を意味する。
EPCはN−ピペラジンカルボン酸エチルを意味する。
EPIはエピクロロヒドリンを意味し、Acros organics社製のものを使用前にさらに蒸溜したものである。
equiv.は当量を意味する。
Etはエチルを意味する。
EtOHはエタノールを意味する。
FBSは牛の胎児の血漿を意味する。
FITCはフルオレセインイソチオシアネートを意味する。
FT−IRはフーリエ変換赤外分光法を意味する。
Gはデンドリマーの世代を意味し、これはコアを取り囲む同心円的な分岐セルの外殻の数によって示される(通常コアから順次数えられる)。
gはグラムを意味する。
ハロはフッ素、塩素、臭素またはヨードの原子、イオンまたはラジカルを意味する。
HClは塩酸を意味する。
HEDAは(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミンを意味する。
HEK細胞はヒトの胎児の腎臓の細胞を意味する。
ヘキサンはヘキサン異性体の混合物(Fisher Scientific社製)を意味する。
HMDAはヘキサメチレンジアミンを意味する。
HPLCは高圧液体クロマトグラフ法を意味する。
HSEtはチオエタノールまたはメルカプトエタノールを意味する。
IDANは3,3−イミノジアセトニトリルを意味する。
IMAEは2−イミダゾリジル−1−アミノエタンを意味する。
IMPAはイミノビス(メチルホスフォン酸)を意味する。
IRは赤外分光法を意味する。
KOHは水酸化カリウムを意味し、Aldrich社製の85%ペレットを使用前に粉砕して用いる。
Lはリットルを意味する。
リポフェクタミン(Lipofectamine)はLipofectamineTM2000(Invitrogen社)を意味する。
mAはミリアンペアを意味する。
MALDI−TOFはマトリックス支援レーザー脱着イオン化式飛行時間型質量分光法を意味する。
MBDGAは4,4’−メチレンビス(N,N’−ジグリシジルアニリン)を意味する。
MBPは多分岐重合(multibranching polymerization)を意味する。
m−CPDAはm−クロロペルオキシ安息香酸を意味する。
MDCK細胞はMadin−Darbyのイヌの腎臓の細胞を意味する。
MEMは最低実質媒体を意味する。
MeOHはメタノールを意味する。
MESは2−(4−モルフォリノ)エタンスルフォン酸を意味する。
mgはミリグラムを意味する。
MIAは2−メチル−2−イミダゾリンを意味する。
MIBKはメチルイソブチルケトンを意味する。
mins.は分を意味する。
MIPIEPはイソプロピルイミノエチルピペラジンを意味する。
mLはミリリットルを意味する。
NMRは核磁気共鳴を意味する。
N−SISはナノスケールで立体的に誘起される化学量論的な量比(stoichiometry、ストイキオメトリー)を意味する。
オリゴヌクレオチドは合成品または天然産の単一鎖または二重鎖のDNAまたはRNA或いはPNA(ペプチド核酸)、またはこれらの組み合わせ、或いはアプタマーを意味し、好ましくは4〜100個の塩基対をもっている。
オーソゴナル・ケミストリー(直交的な化学反応、orthogonal chemistry)とは、反応物の他の成分による交叉反応または妨害なしに、多官能性の試薬または物質に対して平行してまたは順次行い得る化学的な変換を意味する。
PAGEはポリ(アクリルアミド)ゲルを用いる電気泳動を意味する。
PAMAMは第1級アミン末端基をもった直鎖のおよび分岐したポリマーまたはデンドリマーを含むポリ(アミドアミン)を意味する。
PBSは燐酸塩で緩衝された塩水(saline)を意味する。
PCRはポリメラ−ゼによる連鎖反応を意味する。
PEAはメチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジンを意味する。
PEHAMは式(I)のデンドリマーであるポリ(エーテルヒドロキシルアミン)を意味する。
PEIはポリ(エチレンイミン)を意味する。
PEOXは部分的にまたは完全に加水分解したポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)を意味する。
パーセントまたは%は特記しない限り重量による値を意味する。
PETAEはペンタエリトリトールテトラアリルエーテルを意味する。
PETAZはペンタエリトリトールテトラアジドを意味する。
PETGEはペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルを意味する。
PETriAEはペンタエリトリトールトリアリルエーテルを意味する。
PETriGEはペンタエリトリトールトリグリシジルエーテルを意味する。
PGAはポリ(グリシジル)アニリンを意味する。
PGEはポリ(グリシジル)エーテルを意味する。
PIPZはピペラジンまたはジエチレンジアミンを意味する。
PPIはポリ(プロピレンイミン)デンドリマーを意味する。
Pyrrol(ピロール)は2−ピロリドンを意味する。
はTLC中の相対的な流れを意味する。
RTは周囲温度または室温、即ち約20〜25℃を意味する。
SCVPは自己縮合性ビニル重合を意味する。
SDSはドデシル硫酸ナトリウムを意味する。
SECはサイズ排除クロマトグラフィー意味する。
SISは立体的に誘起される化学量論的な量比を意味する。
TBABは臭化テトラブチルアンモニウムを意味する。
TBEはトリス(ヒドロキシメチル)アミドエタン、硼酸およびEDTA二ナトリウムの緩衝液を意味する。
TBSはTRISで緩衝された塩水を意味する。
TEAはトリエチルアミンを意味する。
TEMEDはN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンを意味する。
TEPCはテトラ(エポキシプロピル)シアヌレートを意味する。
TESはテトラエピスルフィドまたはテトラチオランを意味する。
TETAはトリエチレンテトラアミンを意味する。
TGAは熱重量分析法を意味する。
TGICはトリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレートを意味する。
THFはテトラヒドロフランを意味する。
TLCは薄層クロマトグラフィーを意味する。
TMPTAはトリメチロールプロパントリアクリレートを意味する。
TMPTGEはトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(Aldrich製)を意味する。[試薬を先ず蒸溜し、カラム・クロマトグラフィー(1.75’x10’)においてシリカゲル(200〜400メッシュ)上で溶離液として1:2:2の割合のヘキサン、酢酸エチルおよびクロロホルムを用いて精製した。5gのTMPTGEを精製し、3.2g(収率64%)の純粋な(>98%)材料を得た。反応は注意しながら60時間保持するか、または一晩行った]。
TMSはテトラメチルシランを意味する。
TPEGEはテトラフェニロールエタングリシジルエーテルを意味する。
TPMTGEはトリフェニロールメタントリグリシジルエーテルを意味する。
TRENはトリス(2−アミノエチル)アミンを意味する。
TRISはトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンを意味する。
TWEENはポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエートを意味する。
UFは限外濾過を意味する。
UV−visは紫外および可視分光法を意味する。
化学構造
本発明の樹枝状ポリマーの構造は、驚くべき性質(伝統的な樹枝状構造に比べ)を示す独特の成分をいくつか有し、その製造には特有な開環反応を利用できる。これらの樹枝状ポリマーの構造を下記式(I)に示す。
ここで
(C)はコア)を意味し;
(FF)はコアの焦点官能基性成分を意味し;
xは独立に0かまたは1〜N−1の整数であり、
(BR)は分岐セルを意味し、pが1より大きい場合(BR)は同一または相異なる構成部分であることができ;
pは該デンドリマーの中の分岐セル(BR)の総数であって、下記式
により導かれる1〜2000の整数であり;
ここでGはコアを取り囲む同心的な分岐セルの外殻の数(世代)であり;
iは最終の世代Gであり;
は分岐セルのマルティプリシティであり;
はコアのマルティプリシティであって1〜1000の整数であり;
(IF)は内部官能基性を意味し、qが1より大きい場合(IF)は同一または相異なる構成部分であることができ;
qは独立に0、または1〜4000の整数であり;
(EX)は延長部材を意味し、mが1より大きい場合(EX)は同一または相異なる構成部分であることができ;
mは独立に0、または1〜2000の整数であり;
(TF)は末端の官能基性を意味し、zが1より大きい場合(TF)は同一または相異なる構成部分であることができ;
zは、1以上で且つ或る与えられた世代(G)に対する(C)および(BR)に可能な理論的な数までの表面の基の数を意味し、下記式
z=N
から導かれ;
ここでG、NおよびNは上記に定義した通りであるが、但しここで少なくとも一つの(EX)または(IF)が存在するものとする。
上記式(I)の好適な化合物はNが1〜20の整数であり;qが0または1〜250の整数であり;pが1〜250の整数であり;mが0または1〜250の整数であり;qまたはmの一つは少なくとも1でなければならず;qおよびmの両方が1よりも大きい場合、(BR)および(EX)は該構成部分の他のものと交互に現れるか、または連続した複数の(BR)または(EX)の群が逐次的に現れる化合物である。
式(I)の他の好適な樹枝状ポリマーは、次のような構成成分:即ち(C)がPETriGE、PETAZ、TPEGE、またはTPMTGEであるか;または(BR)がIDAN、IMEA、IMPA、BAA、DETA、PEA、TREN、AEEA、またはMIAであるか;或いは(TF)がTMSであるか;または(EX)がトリアゾールである一つまたはそれ以上の構成成分が存在している化合物である。
次に、上記式(I)に使用された項についてさらに説明を加える。
(C)は次のような事項を含んでいる:
コアは単純なコア、足場(scaffolding)のコア、およびスーパー・コア(super core)を含んでいる。上記に説明し、また以後にも説明するように、これらのコアは求電子性(E)、求核性(N)またはその他(O)の構成成分であることができる。コアはさらに反応することができなければならない。必要に応じコアは酸または塩基によって開裂し、Nの値が小さいコアをもったデンドロンまたは樹枝状ポリマーを与えることができる。これに加えて、一つまたはそれ以上ではあるがコアの官能基性全部の数Nよりは少ない数の非反応性の基(例えばt−BOC、エステル、アセタール、ケタール等)で一時的にまたは永久にキャッピングすることができる。
単純なコアは当業界においては公知である。単純なコアのいくつかの例には、これだけには限定されないが、ポリ(グリシジルエーテル)[例えばビス−フェノールグリシジルエーテル、PETGE、TPEGE、TPMTGE、TMPTGE、BGPM、トリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、TGIC、MBDGA、ジグリシジルアニリン、DGGA,ソルビトール、グリセロール、ネオペンチル、オリゴネオペンチルグリシジルエーテル、t−ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル]、アミノエタノール、アンモニア、ポリアミン[例えばEDA、PAMAM、HMDA,ジエチレントリアミン、メチルイソプロピリジン、アルキレンビス(2−ハロエチルアミン)、ハロゲン化アリールメチル(例えばハロゲン化ベンジル)、ピペラジン、アミノエチルピペラジン、超分岐化合物(例えばポリリジン、ポリエチレンイミン、ポリ(プロピレンイミン)、トリス−2−(アミノメチルアミン))]、直鎖のポリ(エチレンイミン)、水、硫化水素、アルキレン/アリーレンジチオール、BPEDS、シスタミン、4,4‘−ジチオジ酪酸、DMDTB.メルカプトアルキルアミン、チオエーテルアルキルアミン、イソシアヌレート、複素環化合物(例えばDO3A、DOTA)、マクロ環式化合物(例えばクラウンエーテル).多炭素コア(エチレン、ブタン、ヘキサン、ドデカン)、ポリグリシジルメタクリレート.ポリ(官能性アクリレート)(例えばTMPTA、ジアリルアミン).ジエチルアミノジアセテート.トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン.ホスフィン.ポルフィン(例えばポルフィリン).オキシラン、チオラン(例えばTES)、オキセタン、アジリジン、アゼチジン、多アジド官能基、シロキサン、オキサゾリン(例えばPEOX).カルバメート、またはカプロラクトンが含まれる。好適なコアはジスルフィドを含む構造[例えばシスタミン、およびジスルフィド構成部分をもった他のジアミン、例えばジアジドジスルフィド、ジスルフィドジアセチレン]、イソシアヌレート、複素環式化合物、プロパルギルPETAE、プロパルギルPETriGE、ペンタエリトリトールテトラアジド、PETGE、テトラフェニロールエタングリシジルエーテル、トリフェニロールメタントリグリシジルエーテル、PETAZ,TMPTGE、TGIC、TMPTA、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)、多炭素コア(エチレン、ブタン、ヘキサン、ドデカン)、ホスフィン,単一または多官能性のエポキシドをもった直鎖の、分岐した、または環式の構成部分、多官能性のアルケン、アルキンまたはアリール、または多アジド官能基性(例えばPETGEから誘導されるテトラ−アジド付加物)である。単純なコアは米国特許第4,568,77号明細書;同第4,587,329号明細書;同第4,631,337号明細書;同第4,558,120号明細書;同第5,714,166号明細書;同第5,338,532号明細書、およびJohn Wiley and Sons(2001年)発行、J.M.J.Frechet,D.A.Tomalia編、Dendrimers and other Dendritic Polymerに例示されている。このような反応末端基が二つしか存在せず、樹枝状ポリマーの生成中一つの(BR)基が或る点において反応し、(IF)または(EX)のいずれかまたは両方がやはり最終的な樹枝状ポリマーの中に存在する限り、少なくとも二つの反応性末端をもった実質的に任意のコアを使用することができる。
足場のコアは、単純なコアがそれに結合した他の構成部分または構成要素(entities)をもち、それが該樹枝状ポリマーの第1世代へと成長するプラットフォームとして作用するようなコアである。足場のコアの例には、これだけには限定されないが、キャッピングされた材料、例えばピペラジンでキャッピングされたトリメチロールプロパントリアクリレート、それぞれ一つまたはそれ以上のアミノエチルピペラジン、アジド、プロパルギル官能基性、ピペラジン、ジイミノ二酢酸、またはエポキシド表面のPEHAMSでキャッピングされたPETGE、TMPTGE、TPEGE,またはこれらの混合物が含まれる。
スーパー・コアは、デンドリマーがコアの官能基性として作用し、他の樹枝状構造が結合するか、或いはその表面から成長できる場所であるか、或いは0価の金属粒子(例えば、Au、Ag、Cu、Pd、Pt)、金のナノ粒子、金のナノスケールの棒状物、コロイド、ラテックス粒子、金属酸化物、ミセル、ベシクル(vesicle)、リプソム(lipsomes)、バッキーボール(buckyballs)、カーボンナノチューブ(単一壁または二重壁)、炭素繊維、シリカまたは塊状金属表面であって、この場合他の樹枝状構造が結合するか、或いはその表面から成長することができる。スーパー・コアのいくつかの例は次の通り:その表面の上で成長するかそれに結合したPEHAMをもつコアとしてのPAMAM;その表面の上で成長するかそれに結合したPEHAMをもつコアとしてのPEHAM;その表面の上で成長するかそれに結合したPEHAMおよびPAMAMをもつコアとしてのPEHAM;その表面の上で成長するかそれに結合したPEHAMおよびPAMAMをもつコアとしてのPEMAM;その表面の上で成長するかそれに結合したPAMAMをもつコアとしてのPEHAM;その表面の上で成長するかそれに結合したPEHAMをもつコアとしてのポリリジン樹枝状ポリマー;その表面の上で成長するかそれに結合しているPEHAMをもつコアとしてのPPI;またはその表面の上で成長するかそれに結合しているPEHAMをもつコアとしてのポリオール。他の樹枝状ポリマーがこれらの種々のコアの上に成長するか,またはそれに結合した場合、それらはスーパー・コアである。
コアは少なくとも一つの求核性の構成部分(Nu)または少なくとも一つの求電子性の構成部分(E)をもっているか;または少なくとも二つの配列した(ordered)樹枝状の分岐に結合した一つの多価のコア(O)をもっているか;或いは任意の1価のまたは一官能性の構成部分、或いは多価のまたは多官能性の構成部分であることができる1つのコアの原子または分子をもっており、該多官能性構成部分は好ましくは樹枝状の分岐と結合し得る官能性部位の原子価結合を2〜2300個もっている。
求核性のコアの例には、アンモニア、水、硫化水素、ホスフィン、ポリ(アルキレンジアミン)、例えばEDA、HMDA、ドデシルジアミン、ポリアルキレンポリアミン、例えばDETA、TETA、テトラエチレンペンタアミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリ(プロピレンイミン)、直鎖および分岐したポリ(エチレンイミン)およびポリ(アミドアミン)、第1級アミン、例えばメチルアミン、ヒドロキシエチルアミン、オクタデシルアミン、ポリメチレンジアミン、マクロ環式クリプタンドポリアミン、ポリ(アミノアルキルアレーン)、トリス(アミノアルキル)アミン、メチルイソプロピリジン、アルキレンビス(2−ハロエチルアミン)、ハロゲン化アリールメチル(例えばハロゲン化ベンジル)、超分岐したコア(例えばポリリジン)、ポリ(プロピレンイミン)、トリス−2−(アミノエチルアミン)、複素環式アミン,星状/櫛状に分岐したポリアミン、ピペラジンおよびその誘導体(例えばアミノアルキルピペラジン)、および他の種々のアミンが含まれる。他の求核性のコアはポリビニルアルコール、ポリビニルアミン、エチレングリコール、ポリアルキレンポリオール、ポリアルキレンポリメルカプタン、チオフェノールおよびフェノールである。これらのコアはキャッピングされたコア[例えばt−ブトキシカルボニル(BOC)]であることができるが、ここで少なくとも一つのN原子価はキャッピングされていない。
求電子性のコアの例には、Broensted/Lewis酸を用い、或いはアルキル化剤/アシル化剤により(E)に変わるもの、およびコアが環式エーテル(例えばエポキシド)、オキシラン、環式スルフィド(エピクロロスルフィド)、アジリジン、アゼチジン、シロキサン、オキセタン、オキサゾリン、オキサジン、カルバメート、カプロラクトン、カルボン酸無水物、チオールアセトン、スルトン、β−ラクタム、α,β−エチレン型不飽和カルボン酸エステル、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、(C〜C18アルキル)メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、イタコン酸メチル、フマル酸ジメチル、マレイン酸無水物、およびアミド、例えばアクリルアミド、または少なくとも一つのN原子価がキャッピングされていない任意のコアが含まれる。
また多価のコア、またはフリーラジカル受容体の基(例えばオレフィン類),または1,3−双極性シクロ付加構成部分(例えばポリアルキレンおよびポリアジド)を生成し得る化合物である(C)としての(O)に対する多官能性の開始剤コア(コア化合物)も存在している。また星/櫛状に分岐したポリアミンも含まれる。
コアは米国特許第4,507,466号明細書;同第4,558,120号明細書;および同第4,631,337号明細書、並びに多くの他の文献および特許に引用された樹枝状ポリマーから公知である。
またこれらのコアの好適な構成部分はトリアクリレート、テトラアクリレート、トリアジリジン、テトラアジリジン、トリアジド、テトラアジド、トリチオラン、テトラチオラン、トリオキサゾリン、テトラオキサゾリン、トリエポキシド、テトラエポキシド、ジグリシジルアニリン、アミノアルキロール、例えばアミノエタノール、アルキレンジアミン、例えばエチレンジアミン、トリフェニルメタン,ネオペンチルアルコール、トリグリシジルエーテル、トリアリールメタン、テトラアリールメタン、テトラグリシジルエーテル,ビス(グリシドキシフェニル)アルカン、メチレンビス(ジグリシジルアニリン)、テトラエピスルフィド、トリスグリシジルイソシナヌレート、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレートである。
図2にこれらのコアを示す。
(FF)は次のことを意味する:
焦点官能基性(FF)構成部分は1個のデンドロンをコアとして使用できるようにする働きをし、これによって該コアは後でさらに反応することができ、これには二つまたはそれ以上のデンドロンを一緒に結合させること、または他の(C)、(BR)、または(EX)および(BR)と反応させることが含まれるが、それだけには限定されない。式(I)が完全に反応したコアをもつデンドリマー(すべてのN原子価が樹枝状である)の場合、(FF)はコアの一部になり、従って(FF)は別々には観測されない(従ってx=0であり、デンドリマーが生じる)。可能な最大の(FF)構成部分はN−1である。すべてのコアの反応性構成要素部分が反応しない場合、(FF)が存在し観測される(デンドロンが生じる)。好ましくはXは1〜3個の(FF)構成部分であり;さらに好ましくはxは1個の(FF)構成部分である。或る種の完全な樹枝状ポリマーに対しては、特に好ましくは(FF)はコアの一部であり、目立つようには存在しない;即ちx=0である。
好適な(FF)構成部分は水素、チオール、アミン、カルボン酸、エステル、エーテル、環式エーテル、(例えばクラウンエーテル、クリプタンド)、ポルフィリン、ヒドロキシル、マレイン酸イミド、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールアルキル、ホスフィノ、ホスフィン、ボラン、アルコール、アルデヒド、アクリレート、環式無水物、アジリジン、ピリジン、ニトリル、イタコネート、環式チオラクトン、チオラン、アゼチジン、環式ラクトン、マクロ環式化合物(例えばDOTA、DO3A)、キレート化配位子(例えばDTPA)、イソシアネート、イソチオシアネート、オリゴヌクレオチド、アミノ酸、ペプチド、環式ペプチド、蛋白質、抗体またはその断片、アプタマー、イミダゾール、アジド、メルカプトアミン、シラン、オキサゾリン、オキシラン、オキセタン、オキサジン、イミン、トシレート、金属、ビオチン、ストレプタビジン、アビジン、保護基(例えばBOCまたはケトン溶媒で保護されたもの)、シロキサンまたはその誘導体、または置換基をもった誘導体またはそれらの組合せ、或いはクリック・ケミストリー(clickchemistry)に適した基(例えばポリアジドまたはポリアルキン官能基性)である。これらの炭化水素構成部分が存在する場合、その各々の中に存在する炭素の数は少なくとも1〜25であり;ハロ(ハロゲン)はクロロ、ブロモ、フルオロ、またはヨードを意味し;ヘテロはS、N、O、Si、BまたはPを意味する。好適なものはメルカプト、アミノ、カルボキシルおよびカルボキシルエステル、オキサゾリン、イソチオシアネート、イソシアネート、ヒドロキシル、エポキシ、オルトエステル、アクリレート、メタクリレート、スチレニル、およびビニルベンジル構成部分である。(FF)基がさらに反応する能力は、後述のようにN−SISによって推定することができる。
図2にこれらの(FF)構成部分を示す。
(BR)は次のことを意味している:
(BR)は、コア(C)、延長部材(EX)、他の分岐セルまたは分岐セル試薬(BR)、または末端の官能基(TF)と反応することができる求核性試薬(Nu)または求電子性試薬(E)、または他の試薬(O)である。これに加えて、(BR)試薬は(BR)前駆体からその場でつくることができる。これらの(BR)構成部分は低い世代の生成物の(BR)をデンドリマーを次の世代に成長させるような反応が可能であり、結果としてマルティプリシティを共有結合的に生成するか、反応性の基を拡大することができなければならない。(米国特許第4,737,550号明細書参照。)(BR)は共反応物と反応してコア付加物を生じ、さらに第2の共反応物と反応することができる。共反応物は(C)、(FF)、(BR)または(EX)であることができる。また(BR)は、前の低い世代のデンドリマーのコアまたは官能基性(TF)の基と反応して結合をつくり、それがさらに反応して次の高い世代へと成長するように選ぶことがでる。このように任意の多官能性の(C)はまた(BR)として作用することができる。(BR)が二つ以上の世代の中に生じる場合、これは同一または相異なる(BR)構成部分であることができる。
求電子性のコアと結合する共反応物の例には、求核性の構成部分、例えばキャッピングされていないまたは部分的に保護された分岐したおよび直鎖の第1級および第2級ポリアミン、DETA、IMAE、DEA、DBA、TETA、テトラエチレンペンタミン、ポリ(エチレンイミン)、メチルアミン、BAA、ヒドロキシエチルアミン、オクタデシルアミン、DEIDA、ポリ(メチレンジアミン)、例えばHMDA、ポリアミノアルキルアレーン、トリス(アミノアルキル)アミン、例えばTREN,TRIS、直鎖のおよび分岐したポリ(エチレンイミン)、直鎖のおよび分岐したポリ(アミドアミン),複素環式アミン、例えばイミダゾリン、ピペリジン、アミノアルキルピペラジン、PEA、PETGE、および種々の他のアミン、例えばヒドロキシエチルアミノエチルアミン、HEDA、メルカプトアルキルアミン、メルカプトエチルアミン、イミノジアルキン、イミノジアルケン、置換ピペラジン、ポリ塩化ビニルベンジルのアミノ誘導体、および他のベンジルアミン例えばトリス(1,3,5−アミノメチル)ベンゼンが含まれる。他の適当な求核性の反応物には、ポリオール、例えばペンタエリトリトール、エチレングリコール、ポリアルキレンポリオール、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ジメルカプトエタン、およびポリアルキレンポリメルカプタン;チオフェノールおよびフェノールが含まれる。また適当な求核性の反応物はアセチレン性ポリエポキシド、ヒドロキシアルキルアジド、アルキルアジド、トリ−およびテトラ−アジリジン、トリ−およびテトラ−オキサゾリン、チオールアルキル、チオール(FF)デンドロン、アリル基、アクリレート、メタクリレートである。上記の任意の構成部分はオレフィン性の官能基性またはキャッピングされた構成部分をもっていることができる。好適なものはトリアクリレート、テトラアクリレート、トリエポキシド、テトラエポキシド、ジアリルアミン,ジエタノールアミン、ジエチルイミノジアセテート、ビス(2−ハロアルキル)アミン、トリス(ヒドロキシメチルアミン),保護されたDETAであり、或いはメチルアクリレートをその場で用いることを含めて使用することができる。また1種またはそれ以上の環式エーテル(エポキシド)、オキシラン、スルフィド(エピクロロスルフィド)、アジリジン、アゼチジン、シロキサン、オキセタン、オキサゾリン、オキサジン、カルバメート、カプロラクトン、カルボン酸無水物、チオールアセトン、β−ラクタム、またはそれらの誘導体も好適である。さらに好適なものはトリアクリレート、テトラアクリレート、トリエポキシド、テトラエポキシド、トリアジド、テトラアジド、BAA、DEA、DEIDA、PETGE、PETriGE、PETriAE、HEDA、PEA、TREN、TRIS、ジメチルイミノジアセテート、保護されたDETA(ケトン性溶媒で)、またはその場でつくられものを含めたメチルアクリレートである。
別法として、求核性の構成部分を求電子性の反応物と反応させてコア付加物をつくり、次にこれを適当な第2の反応物と反応させてデンドリマーをつくることができる。
(BR)が他の(O)構成部分である場合、いくつかの適当な試薬はフリーラジカル付加反応を行うか、或いは1,3−シクロ付加反応、即ち「クリック」ケミストリーに関与することができる試薬であり、この中にはこれだけには限定されないが、アセチレン性ポリエポキシド、ヒドロキシアルキルアジド、アルキルアジド、トリアゾール,チオールアルキル、チオ(FF)デンドロン,アリル基、アクリレート、メタクリレート、またはオレフィン官能基性が含まれる。
(BR)構成部分が開環反応の一部である場合、このような(BR)は環式エーテル(エポキシド)、オキシラン、スルフィド(エピクロロスルフィド)、アジリジン、アゼチチン、シロキサン、オキセタン、オキサゾリン、オキサジン、カルバメート、カプロラクトン、カルボン酸無水物、チオラクトン、およびβ−ラクタムであることができる。分岐の機能に加えて、この反応が起こる場合、また(BR)は(BR)の上に反応せずに残された基の結果としてその場で(IF)を生じることができる。
好適な(BR)構成部分はトリアクリレート、テトラアクリレート、トリエポキシド、テトラエポキシド、ジアリルアミン(BAA)、ジエタノールアミン(DEA)、ジエチルイミノジアセテート(DEIDA)、トリス(ヒドロキシメチルアミン)、PETGE、HEDA、PEA、TREN、TRIS,ジメチルイミノジアセテート、および保護されたDETA(ケトン溶媒で)である。これに加えて、求電子性の試薬としてメチルアクリレートを使用し、その場でアミンまたはチオールに加えることにより(BR)を生成させることができる。
図3および4はこれらの(BR)構成部分を示す。
(IF)は次のことを意味する;
この内部官能器基性(IF)は、適切な分岐セル試薬の反応によりつくられ、一つの世代から他の世代へと成長する(BR)を生じるこれらのデンドリマーの特有な特徴である。内部の反応部位(即ちヒドロキシル、スルフヒドリル、アミン、ホスフィン、アルキルシラン、シラン、ボラン、カルボキシル、カルボキシルエステル、クロロ、ブロモ、アルケン、アルキン、またはアルキル−またはアリール−アミドなど)は開環反応から生じる。これによって、他の基との連係(association)、キレート化または内包(カプセル化)を行うのに適した重要な内部の官能基性を保持しながら、さらに内部において共有結合的に化学反応をすることができる手掛りが与えられる。また(IF)は、樹枝状ポリマーの内部の疎水性/親水性に関する特性を調節するための、または重合開始剤または部位を導入するための、或いはプロドラッグとして治療効果をもつ構成要素に対して結合または連係するための結合部位を与える。
好適な(IF)構成部分はヒドロキシル、チオール、およびアミンである。
図3にこれらの(IF)構成部分を示す。
(EX)は次のことを意味している:
延長部材(EX)はデンドリマーの内部に存在することができる。延長部材は距離を延ばし、従ってコア(C)とデンドリマーの次の世代の間の空間を増加させ、(EX)が最後のGの中に存在しない限り好ましくは二つまたはそれ以上の反応部位をもっていなければならない。最後の世代にある場合それは一つの反応部位を有し、Gのそれ以上の成長を効果的に終わらせるか、または(TF)に対する樹枝状ポリマーをキャッピングするか、或いは部分的にキャッピングすることができる。このように内部の空間の容積が増加することにより、下記にさらに説明するようにデンドリマーがキャリヤー材料(M)をカプセル化(内包)する能力が増加する。これらの(EX)は(BR)構成部分が生じる前または生じた後、或いは(BR)構成部分が生じる前および生じた後の両方で生じることができる。またこれらの(EX)は(IF)を有していることができる。これらの(EX)は少なくとも二つの反応部位をもち、随時一つの(IF)を含むか、その場で(IF)を生じることができる。任意のGの中で他の反応が起こる前に逐次的に(EX)を反応させることができ、その場合(EX)は同一または相異なることができる。
好適な延長部材(EX)はポリ(アミノ酸)、例えばポリリジン、他のポリ(アミノ酸)、リジン、他のアミノ酸、オリゴエチレングリコール、ジエチレンテトラアミンおよび高級アミン同族体、5員環のイミダゾリジル誘導体として保護されたオリゴアルキレンアミン[Araki等,27(7)巻、1995〜2001頁(1988年)参照]、ジ−またはそれ以上の不均一なまたは均一な官能基性をもった脂肪酸、不飽和脂肪族および芳香族の二官能基または多官能基構成部分、EA、モルフォリン、ジカルボン酸、EPC,1,2,3−トリアゾール、IMAE、アリールジメルカプタン、ジメルカプトアルカン、DMI、ジアジド、ジアセチレン、ピロリドン、ピロリドンエステル、アミノアルキルイミダゾリン、イミダゾリン、ポリ(アルキレンイミダゾリジン)、メルカプトアルキルアミン、ヒドロキシアルキルアミン、および不均一な不飽和脂肪族および芳香族二官能性または多官能性の構成部分(例えばイミダゾリジル構成部分)である。
さらに他の好適な(EX)はジアミノアルカン、ジフェノール、ジチオフェノール、芳香族ポリ(カルボン酸)、メルカプトアミン、メルカプトエタノール、アリルアミン、PEA、ピペラジン、ポリピペラジン、AEP、EPC、環式ピロリドン誘導体、EDA、DEIDA、および超分岐した樹枝状ポリマー、例えばポリリジン、ポリ(エステルアミド)、ポリ(アミドアミン)、ポリ(エチレンイミン)またはポリ(プロピレンイミン)構成部分である。もっと好適なものはPEA、DMI、メチルアクリレート、EPC、1,2,3−トリアゾール、IMAE、PIPZ、アミノアルキルピペラジン、ポリ(アルキレンピペラジン)、ジスルフィド構成部分を有するジアミン、MIPIEP、ビス(ピペラジノアルキル)ジスルフィド、およびピペラジン誘導体である。
図3はこれらの(EX)構成部分を示す。
(TF)は次のこと意味している:
末端の官能基(TF)は付加または置換反応、または開環反応を行うのに十分な反応性をもっているか、或いは次の世代へと樹枝状の分岐を伝播させるのに使用できる何等かの官能基的な活性をもった構成部分であり、これだけには限定されないがフリーラジカルおよび1,3−双極性シクロ付加反応構成部分を含んでいる。すべてではないが若干の(TF)構成部分は反応して次の世代Gのデンドリマーをつくることができ、これらの(TF)基は同一または相異なることができる。(TF)は重合体の開始基であることができる。(TF)構成部分が最後のGの場合、(TF)は非反応性であることができる。項(z)はGによって数学的に定義される表面の基の数を意味する。
このような末端の基の若干の例には、これだけには限定されないが、アミノ基[第1級および第2級アミノ基を含み、これらはキャッピングされていることができるが、少なくとも一つのキャッピングされていないアミノ基をもっており(例えばメチルアミノ、エチルアミノ、ヒドロキシエチルアミノ、ヒドラジノ基、ベンジルアミノ,グルコサミン、アミノ酸、メルカプトエチルアミノ)、またt−アミノ(例えばジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ビス(ヒドロキシエチル)アミノ)、第4級アミノ基、トリアルキルアンモニウム、ビス(ヒドロキシエチル)アミノ,ビス(2−ハロエチル)アミノ、N−アルキル化された、N−アリール化された、およびN−アシル化された誘導体を含んでいる]、ヒドロキシル、メルカプト、カルボキシル、アルケニル、アリル、アリール、メタルキル,ビニル、アミド、ハロ、尿素、オキシラニル、アジリジニル、オキサゾリニル、アザラクトン、ラクタム、ラクトン、イミダゾリニル、スルフォナート、ホスフォナート、ボラナート、有機シラン、イソシアナート、イソチオシアネート、ヒドロキシアルキルアジド、およびα−ハロアシル基が含まれる。これらの炭化水素基に対して存在する炭素の数は1〜25である。末端の基は通常の方法で他の置換基により置換することができる。(米国特許第4,507,466号明細書;同第4,558,120号明細書;同第4,631,337号明細書参照。)
好適な表面の基(TF)はポリエチレングリコール、ピロリドン、ピロリドンエステル、カルボキシピペリジン、ピペリジン、ピペラジン、置換ピペラジン、アミノアルキルピペラジン、ヘキシルアミド、アルデヒド、アジド、オキセタン、染料(例えば近赤外蛍光色素、例えばシアニン誘導体、FITC)、比色剤(例えばNile red)、トリス(ヒドロキシメチル)アミドメタン、光互変異性構成部分(例えばシドノン、ホルフィン)、アミドエチルエタノールアミン、カルボメトキシピロリジノン、スクシンアミド酸、アミドエタノール,アミノ酸,保護されたアミノ酸、抗体およびその断片、蛋白質、ペプチド、シクロペプチド、陽イオン性ステロイド、マクロ環式基、アザクラウンエーテル、抗生物質/抗バクテリア剤、[例えばアミノグリコシド、アンフェニコール、アンサマイシン、β−ラクタム(例えばペニシリン、セファロスポリン、セファマイシン、オキサセフェム、カルバペネム)、テトラサイクリン、マクロリド、リノコサミド、2,4−ジアミノピリミジン、ニトロフラン、キノロン、スルフォンアミド。スルフォン]、抗新プラスティックス(antineoplastics)[例えば、アルキルスルフォネート、アジリジン、エポキシド、エチレンイミンおよびメチルメラミン、窒素マスタード、ニトロ尿素、プリン同族体、アンドロゲン、抗副腎剤、抗アンドロゲン剤、抗エストロゲン剤、エストロゲン、LH−RH同族体、プロゲストーロゲン、その他]、葉酸および同族体、エポキシド、アクリレート、メタクリレート、アミン、カルボキシレート、陽イオン性、陰イオン性、中性,芳香族,グルコサミンまたは他のアミノ糖、ビオチン、アビジン、ストレプタビジン、成長因子、ホルモン、アプタマー、DOTA、DTPA、金属キレート、ナフチルスルフォネート、アルキルスルフォネート、アリールスルフォネート、標的基(tageting group)(例えば、CD19、CD22,アプタマー),ヒアルロン酸、ポリオキソメタレート、有機発色団、多価結合化合物、カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノ組成物、すべて金属のナノ粒子、すべての種類のコアおよび外殻をもったすべて半導体のナノ粒子、放射性物質およびそのキレート同族体、蛍光分子(金属塩、有機化合物)、電気伝導性分子、光または電磁波吸収性または放出性分子(例えば紫外、可視、赤外、およびマイクロ波)、薬剤または診断剤の放射性同族体、シラン、シロキサン、シル(ケイ素)セスキオキシド、ポリ(アリール−アルキル)ポリ(ヨー化物)、量子ドット、ナノ結晶(例えば、Au、Ag、Cu,等),ポリフッ素化分子、表面活性剤、デンドロン、分化したデンドロン、デンドリマー、メトキシエトキシエトキシ、ポリイミド(例えば、マレイン酸イミド)、除草剤(例えばトリフルラリン、2−ホスフォノメチルアミノ酢酸、ポリアゾ化合物、ポリホスファジン、ポリフッ素化したスルフォネート、ヘテロ原子の直鎖および分岐、脂質、澱粉、単糖類(例えばマンノース、デキストロース)、オリゴヌクレオチド、複雑な糖類、薬剤、例えば抗ガン剤(例えば、ドキソルビシン、メトトレキセート、その他)、アセチルサリチル酸、サリチル酸,ビタミン類(例えばビタミンEおよびC)、補助因子(例えばNADH),または酸化防止剤である。(TF)は任意の担持された材料(M)とさらに反応することができ、これは(TF)の構成要素と連係し、また1個の(M)から最大可能な数zまで表面上に存在することができ、N−SISによって制約を受けるだけである。これに加えていくつかの(TF)はさらに(BR)または(EX)と反応し、表面をもっと成長させることができる。
また好適な(TF)基はピペラジンおよびその誘導体、アルキルピペラジン、アミノアルキルピペラジン、1,2,3−トリアゾール、IMEA、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、アルキン、ヒドロキシル、エポキシド、オキサゾリン、アルキレンイミン、ラクトン、アザラクトン、ポリエチレンオキシド、アミノ、エチルイミン、カルボキシレート、アルキル、アジリジン、アジド、エチルイミン、アルキルエステル、エポキシド、アルコール基、アルキルチオール、チオール、チオラン、モルフォリン、アミン、ヒドラジニル、カルボキシル、アリル、アジジル、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシルアルキルアミノ、保護されたDETA、カルボキシアルキル、ピロリドン(およびそのエステル)、およびスクシミジルエステルである。ピペリジン、アミノアルキルピペラジン、アルキルピペラジン、ピペラジン誘導体、およびトリアゾールが特に好適である。
図5はこれらの(TF)基を示す。
構成部分(C)、(BR)、(IF)、(FF)および(EX)は、必要に応じ放射性同位元素の原子を含むことができる。例えばHまたは14Cを使用し、生体内の経路におけるデンドリマーまたはデンドロンの位置、または樹枝状ポリマーの副成物または代謝物の位置を追跡することができる。
式(I)の樹枝状ポリマーは所望の構造の中に存在する(EX)または(IF)を少なくとも一つもっていなければならない。(EX)または(IF)の両方を二つ以上もっていることができる。
このようにしてつくられた式(I)のデンドリマーは、広範囲の化合物と反応して特有
の特性をもった多官能性の化合物をつくることができる。例えば、末端アミン構成部分を有するデンドリマーは不飽和ニトリルと反応してポリニトリルを与え、α,β−エチレン型不飽和アミドと反応してポリアミドを与え、α,β−エチレン型不飽和エステルと反応してエステル末端デンドリマーを与え、オキシランと反応してポリオールを与え、エチレン型不飽和スルフィドと反応してチオール末端デンドリマーを与える。末端ヒドロキシル構成部分を有するデンドリマーは、カルボン酸と反応してエステル末端デンドリマーを与え、アルコールまたはハロゲン化アルキルと反応してエーテル末端デンドリマーを与え、イソシアネートと反応してウレタン末端デンドリマーを与え、塩化チオニルと反応して塩化物末端デンドリマーを与え、トリレートと反応してトシル末端デンドリマーを与える。一例として下記式(III)により好適な一般化された構造を示す。
デンドリマーの各世代を成長させる方法は公知である。図6はこのような成長、並びに(z)基の数の増大および増加した分子量を示している。
本発明のデンドリマーのいくつかを式(II)に示す。
ここでコア=(C)、(TF)、G、N、N、i、zおよびpは式(I)に対して上記に定義した通りであり、(BR)は存在している(IF)構成部分、またはその場で生成させ得る(IF)をもっていなければならない。
式(I)のいくつかの好適な具体化例はデンドロンを生成する(FF)をもち、ここでNは3〜4;(IF)=OH、NHまたはSH;(EX)=PIPZ;(BR)はN=2〜4のマルティプリシティをもち;(TF)は上記定義の通りである。他の具体化例においては(M)は式(I)の樹枝状ポリマーと連係している。さらに他の具体化例においては式(I)の樹枝状ポリマーはポリ(エステル−アクリレート)およびポリ(エステル−エポキシド)デンドリマーである。
ナノスケールで立体的に誘起される化学量論的な量比(“N−SIS”)
簡単に言えば現在においてN−SISは、ナノスケール規模の試薬または反応性をもった基質の反応性(即ち原子価/化学量論的な量比)を変化させるかまたはそれに影響を与える特殊なナノスケールの立体効果として定義することができる。これらのN−SISの性質は実質的には知られておらず、せいぜいナノスケールの領域において不十分に定義されているに過ぎない。N−SISの特性は、ナノスケールの試薬、ナノスケールの基質、ナノスケール以下の試薬またはナノスケール以下の基質の或る種の組合せ(combinations)または並べ換え(permutations)が一緒に起こり、化学結合をつくるか超分子の連係または集合をつくる際に何時も現れるように思われる。さらにまた、ミクロンの大きさの基質およびナノスケールの試薬は同様な効果を与えることができる。この概念の予備的な考察では、ナノスケールで反応する或る成分の容積の総和が反応部位を取り囲む利用可能なナノスケールの空間の容積に近づくかこれを越えた場合、このようなN−SIS効果が現れ始めることを仮定している。例えば或るデンドリマーの表面の基の容積および入ってくる試薬の容積が反応性をもったデンドリマーの表面の基(TF)の集団を取り囲む利用可能な外部の容積に近づいた場合、反応速度が劇的に抑制され、或る種の基の反応性が実質的に影響を受ける[D.A.Tomalia;A.M.Naylor;W.A.Goddard JR,Angew.Chem.Int.Ed.Engl誌、29巻,138〜175頁(1990年)]。従って、種々のコア、分岐セル試薬、デンドロン、デンドリマー、および他の樹枝状ポリマー構造を合成する場合、これらの構築に使用される特定のナノスケールおよびナノスケール以下の試薬および基質の相対的な大きさ、嵩性、電子的な/親水性の/疎水性の特徴などに基づき、このような合成に関与する反応パラメータに影響を与えるためにこのN−SISの効果を使用することは当然可能でなければならない。
理論に拘束されることを望むわけではないが、このN−SISの結果、および式(II)の樹枝状ポリマーの生成の予測に関する以後の議論を、Romanの数値的な比較例に従って以下に説明する。
式(I)の樹枝状ポリマーの製造法
上記に説明したて多数の参考文献の大部分は、分岐セルを増幅させる目的で試薬を制御して添加するために高エネルギーの開環反応を用いるよりは、むしろ重合させて超分岐したポリマーを得るために使用される開環反応に関するものである。これらの文献を組合せても、ここで本発明に報告されているような高度の官能性をもった分岐セル試薬を用いて反応性のある開環反応を得るという教示は得られない。これらの文献には、分岐セル試薬を段階的に制御して添加するために開環反応または他の高度に反応性をもった精密な化学反応を使用するという記載は全く存在していない。
PAMAMデンドリマーに対する伝統的な方法は、熱力学的に推進される低い反応速度をもつ遅い化学過程を伴うアミド化の段階を含んでおり、この段階は分化しない二官能性の中間体(即ちエチレンジアミンおよびアクリル酸メチル)が関連する長い反応時間を伴っている。これらの方法の特徴として大過剰の試薬と高度の希釈が必要であり、そのため反応器の容積当たりの生産能力が低くなり、特に高い世代の場合コストが高くなる。
本発明は、典型的なPAMAMの発散合成法に記載されているような小さい分子の試薬(即ちエチレンジアミンおよびアクリル酸メチル)に比べ典型的な嵩張った多官能性の分子である分岐セル試薬を用い、デンドリマーの分岐構造を構築する方法に関する。
本発明は、速い、速度論的に推進される、反応性をもった開環反応の化学(即ち「クリック・タイプ(click type)」または他の速い反応)を嵩張った多官能性の分岐セル試薬(BR)と制御された方法で組合せて使用し、世代から世代へと迅速且つ精密にデンドリマー構造を組み立てる方法に関する。本発明方法によれば、きれいな化学(cleaner chemistry)過程を伴う精密な構造、典型的には単一の生成物を与え、必要とされる試薬の過剰量は少なく且つ希釈の程度は低いから、商業的規模に拡大することが容易であり、新規範囲の材料を製造でき、低コストで生産能力が高い方法が提供される。製造されるデンドリマー組成物は新規の内部官能基性、大きな安定性、例えば熱安定性を有し、逆Michael反応を殆どまたは全く示さない(伝統的なPAMAM構造に比べ)。さらに、これらの組成物は、伝統的なPAMAM構造に比べ、低い世代で(従って低コストで)カプセル化(内包)が起こる表面密度に達する(即ちナノスケールの容器(nano−container)の性質を獲得する)(図20Aおよび21参照)。予想外なことには、高度に官能化された表面をもつ本発明の多官能性の分岐セル試薬(BR)の反応は、伝統的なPAMAM系に通常必要とされるよりも低いおよび/または過剰な化学量論的な量比においても、ゲル化、架橋化および/または交叉結合化した系および/または材料を生じない。
式(I)の樹枝状ポリマーを製造する方法はさらに(C)からの反応に関する下記の議論によって説明することができる。
工程の速度および所望の生成物の分離のためには、工業的にはワン・ポット(one−pot)反応が望ましい。この方法では、反応性の(C)を反応性の(BR)前駆体(例えばイミノ二酢酸、第1級アミンで保護されたDETA、イミノジアルキルニトリル、イミノジアルキルホスフィン酸、ハロゲン化イミノジアルキル(例えばビス(2−クロロエ
チル)アミン)、ジエタノールアミン、第2級ジアミン、例えばジアルキルアミン、ジアリルアミン、ジアリールアミン、イミノアルキレンアミン(例えばビス(ヘキサメチレントリアミン))、または予めつくられた(BR)試薬(例えばTREN、TRIS、アセチレンジ−またはトリ−エポキシ構成部分)を溶媒中において組み合わせて使用し、反応が完結するまで約0〜100℃の温度で反応させ、これによって(EX)構成部分をもたない式(I)の樹枝状ポリマーをつくる。下記式(IV)はこれらの樹枝状ポリマーを示す。この場合(C)、(FF)、(IF)、(BR)、(TF)、q、p、x、z、およびNは上記定義の通りである。
上記式(IV)のワン・ポット反応の生成物を、(TF)上でオーソゴナル・ケミストリーを使用してさらに反応させ、既につくられている第1の樹枝状構造にさらに他の(BR)構成部分を付加することができる。これによって、(EX)をもちまたはもたないことができる式(I)の樹枝状ポリマーを含む均一なおよび/または不均一な組成をもった(BR)の高い世代を合成することができる。(EX)が存在する場合、これはオーソゴナル・ケミストリーを含むこの第2段階で導入される。下記式(V)は(EX)が存在しないようにつくられた樹枝状ポリマーを示す。ここで(C)、(FF)、(IF)、(BR)、(TF)、q、p、x、z、およびNは上記定義の通りである。添字nは、上記の反応全体において(BR)構成部分が異なった段階で付加され、多数の第1の(BR)構成部分と反応するのに十分な第2の(BR)が存在しなければならないことをはっきりと記述するためにつけられたものに過ぎない。これは存在するすべての量の(BR)を反応させる方法である。
オーソゴナル・ケミストリーによる一つの方法は、反応性の(BR)前駆体または第2級および/または第1級アミンをもった(BR)のいずれかをケトン溶媒で保護する方法である[例えば、Frederic Laduron等,Org.Proc.Res.&Devel.誌、9巻,102〜104頁(2005年)]。この方法では、第2級アミンの存在下において第1級アミンを保護し、第2級アミンの部位が反応性の(C)または反応性の(TF)と反応できるようにする。予めつくられた(BR)の中に第1級アミンだけが存在する場合、一つまたはそれ以上のこれらの第1級アミン構成部分をケトン溶媒で保護し、他の保護されていない第1級アミンを適当な(C)または(TF)と反応させることができる。
オーソゴナル・ケミストリーを用いる他の方法は、アルキルアミンとアルキルアクリレート(例えばアクリル酸メチル)との求核反応(Michaelの付加反応)を行ってアミノエチルエステル結合をつくった後、このエステルをアルキレンアミンまたは(EX)または他の(BR)と反応させる方法である。
オーソゴナル・ケミストリーを用いるさらに他の方法は、第1級アミンの(TF)基をもった(C)または(BR)のいずれかをDMIと反応させてピロリドンエステル基に変える方法である。次にこのエステルを第1級アミンまたは部分的に保護された第1級アミンと反応させ、新しい(BR)または(TF)構成部分への結合をつくることができる。
オーソゴナル・ケミストリーを用いるさらに他の方法は、チオールを含む予めつくられた(BR)試薬または反応性(BR)前駆体を、フリーラジカルによりアリル基またはオレフィン基を有する(C)または(BR)に付加させる方法である。
オーソゴナル・ケミストリーを用いるさらに他の方法は、アジドを含む(C)および(BR)をアルキンを含む(C)および(BR)に対し1,3−双極性シクロ付加反応で付加する方法である。アルキンを含む(C)は1〜N個のアルキン構成部分をもち、アルキンを含む(BR)は1〜N−1個のアルキン構成部分をもっていることができる。(C)または(BR)の中に存在する他の反応性の基は前記の任意の(BR)であることができる。アジドを含む(C)および(BR)は、アジドイオンを用いるエポキシ環の求核性開環反応によりつくられる。Michael Malkoch等のJ.Am.Chem.Soc.誌、127巻,14942〜14949頁(2005年)の論文に記載されているような「クリック」ケミストリーを用い、この反応性の基をさらに反応させて新しい(BR)または(TF)に対するトリアゾール結合をつくることができる。
(EX)が望ましい場合、オーソゴナル・ケミストリー的な方法における上記反応を修正し、任意の(BR)または(C)の後に(EX)を挿入することができる。このような(EX)の付加はここで説明されたような方法で行われる。
末端の表面基(TF)は種々の方法で反応させることができる。例えば(TF)がアミン構成部分である場合、これは不飽和のニトリルと反応してニトリル末端デンドリマーを生じるか;α,β−エチレン型不飽和アミドと反応してアミド末端デンドリマーを生じるか;α,β−エチレン型不飽和エステルと反応してエステル末端デンドリマーを生じるか;オキシランと反応してヒドロキシル末端デンドリマーを生じるか;またはエチレン型不飽和スルフィドと反応してチオール末端デンドリマーを生じることができる。これに加えてデンドリマーの末端基は二官能性または三官能性化合物、例えば二ハロゲン化アルキルまたは芳香族ジイソシアネートと反応し、多数のデンドリマーがポリハロゲン化物またはポリイソシアネートの残基を介して一緒に連結したポリ(デンドリマー)または架橋したデンドリマーをつくることができる。架橋したデンドリマーはまた求電子性の表面をもつデンドリマーを求核性の表面をもつデンドリマーと反応させることにより、例えばアミン末端表面のデンドリマーをエステル末端表面のデンドリマーと反応させることによりつくることができる。この反応が起こる場合、デンドリマーを空間的に引き離すような連結基が随時存在することができる。このようにして結合した(互いに連係した)シートまたは集合体をつくことができる。
デンドリマーの合成に使用される場合、Michaelの付加反応は、多官能性の求核試薬(即ち不飽和のMichael受容体に対するアミン)の熱力学的に推進される付加反応の一例である。これらの反応は、中程度の条件下においても可逆的であることが知られており、ぶら下がった内部官能基性を与えない。従ってこれらの反応では、熱重量分析法(TGA)によって決定されるように(本発明により得られたPEHAMと比較するためには図18参照)、得られるデンドリマー構造の連結性は、高い熱的な堅牢性および安定性に欠けている。他方、同じまたは同様な多官能性の試薬を用いる小さい歪みをもった環の開環反応は速度論的に制御される過程で推進され、熱分解および熱による転移に対して抵抗性が高い熱的に堅牢な樹枝状の構造を生じる。これらの速度論的に制御された開環反応を用いる他の利点は、この反応によってMichaelの付加反応では生じないぶら下がった内部官能基性(IF)が生じることである。
N−SISは、関与するこれらの反応物の相対的な大きさおよび寸法のために、(C)と(BR)または焦点官能基性(FF)をもったデンドロンとの反応性に影響を与えるように思われる。(BR)が(C)よりも大きければ、化学的に結合できる物理的な空間を見出だし得る(BR)の数が少なくなり、その結果定義できるN−SIS効果は大きくなる。他方、(C)が実質的に(BR)よりも大きければ、N−SIS効果は小さくSIS効果を減少させる。N−SISの効果を緩和するために本発明では(EX)を使用する。このような(EX)は(C)と(BR)の間により大きな物理的空間をつくることができ、N−SISの効果を減少させる。
図9は式(I)のデンドリマーをつくる本発明の一部である種々の反応を示す。
N−SISの他の使用法は、分化した(differentiated)樹枝状ポリマー(即ちデンドロン/デンドリマー)をつくることである。例えばN−SISを使用して単一の焦点官能基性(FF)をもつデンドロンと多官能性のコア(C)、分岐セル(BR)、延長部材(EX)、デンドロンまたはデンドリマーの末端基(TF)との反応を制御し、オーソゴナル的な(直交的な)反応性をもった(orthogonally reactive)分化した樹枝状構造をつくることができる。即ち、一つの(FF)をもった一つのデンドロンをコアおよび一つの(BR)と結合した(EX)と反応させることができる。この(BR)はさらに反応させることができ、デンドロンは自分自身の表面の末端基(TF)をもっている。
発散法による樹枝状の成長は、少なくとも最初のいくつかの世代の成長を通じて数学的な式に従う理想的な樹枝状ポリマーを生じるように精密に制御することができる。しかし、発散法で理想的に成長が行われる際、デンドリマー分子の半径は世代の関数として直線的に増加し、他方表面のセルは幾何級数の法則に従って増大して行くから、理想的な樹枝状の成長は無制限に拡大することはない。反応するデンドリマーの表面が、数学的に要求される新しいユニットをすべて受け入れることができるほど十分な空間をもたなくなるような臨界的な世代が存在する。理想的な樹枝状の成長から逸脱するこの段階はdeGennesの緊密充填段階(dense−packed stage)と呼ばれる。この段階において表面は末端基で非常に混雑するので、末端基は化学的に反応性をもっているにも拘わらず、これ以上理想的な樹枝状の成長へ関与することが立体的に阻害される。換言すれば、反応性をもった末端基が利用できる平均の自由容積が次の世代を引き続き成長させて行くために望ましい反応の遷移状態に必要な分子の容積以下に減少した場合、発散法による合成法はdeGaussの緊密充填段階に達する。それにも拘わらず、発散合成法におけるdeGaussの緊密充填段階の出現は、この点を越えて樹枝状の成長が続くことを妨げるものではない。質量分析法を用いる研究によりdeGennesの緊密充填段階を越えて分子量をさらに増加させ得ることが実証されている。しかし、これはデンドリマーの数学によって予測される値にもはや固執できないような非理想的な方法で起こる。
緊密充填段階を越えて樹枝状の成長を続けることによって得られる生成物は構造が「不完全」である。何故なら、前駆体の生成において表面基のいくつかはそれ以上反応することが立体的に妨げられるからである。deGennesの緊密充填段階を越えて成長したデンドリマー上の官能基の数は、その世代に対し数学的に予見される理想的な値には対応しないであろう。この不連続性はdeGennesの緊密充填段階の特徴を示すものとして説明される。
反応性の差
下記の反応スキームにおいて種々の反応物の挙動および反応性を簡単にまとめる。
分岐セル試薬
下記の説明において、下線を引いた数値記号は上記図式の構造を示すものとする。
1.開環反応に対する電子密度の効果
アミン試薬(IIeIIg)とポリ(グリシジル)エーテル(IaおよびIcId)(PGE)との反応は、該アミン試薬とポリ(グリシジル)アニリン(Ib)(PGA)との反応よりも速かった。TRIS(IIe)のグリシジルアニリン(Ib)に対する付加反応は60℃において3日後でも完了せず、ビス−およびトリー付加物の両方を実質的な量で含む生成物が観測された。長時間の加熱は原料が多量に分解する原因となった。ジエタノールアミン(IIf)との反応はテトラ−およびトリ−付加物を生じ;IIgとの反応はテトラ−付加物を生じたが、長時間の反応により生成物が分解した。
理論によって拘束されることは望まないが、PGEおよびPGAにおけるこの反応性の差は、それぞれそれらの酸素および窒素置換基の相対的な電気陰性度に基づいて説明できると思われる。酸素の方が窒素よりも電気陰性度が大きいから、PGEにおけるエポキシド環上の電子密度はPGAのエポキシドにおけるよりも小さく(即ち誘起効果により)、従ってPGAに比べPGEの求核性開環反応の方が容易になる。即ちPGEの方が反応時間が速い。このデータは式(I)のデンドリマーが速い反応時間をもっていることを示している。これらのデータは、式(I)のデンドリマーの方が電気陰性度が大きく、速い反応時間をもっていることを示している。
2.アミンの反応性に対するpkaの効果
分岐セル試薬(IIeIIg)のPGEおよびPGAに対する反応性もまた異なっていることが見出だされた。観測された反応性はIIfIIgIIeであった。この3種の分岐セル試薬の反応性の差はそのpkaに基づいて説明することができる。トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)のpka値は8.10であり、ジエタノールアミン(DEA)は8.88である。pka値が高いほど塩基性は強い。DEAはTRISよりも強い塩基性をもっている。即ち、DEAとの反応の方が速い。この原理は実験的な証拠によって支持される。従って(BR)に対するpkaが高いほど反応は速い。
3.プロトン性溶媒および温度の効果
PGEおよびPGAと種々の求核性の分岐セル試薬(BR)との反応性には差が存在する。種々の溶媒および温度において反応の研究を行った。先ず、基質Iaとトリ(グリシジルエーテル)との反応をメタノール中において室温で研究し、この反応は遅く反応時間は最高10日を要することを見出だした。種々の溶媒中においてもっと高い温度でこれらの反応を再検討した。分岐セル試薬(IIeIIg)(BR)をすべてのグリシジルエーテルに添加する反応を小規模(最高3g)で60℃において研究した。驚くべきことには、60℃においてメタノール中で反応はすべて12〜24時間で完了した。しかしこれとは対照的にポリ(グリシジルアニリン)(Ib)との反応は60℃においても非常に遅かった。従って(BR)は速度決定因子ではなく、基質の電気陰性度が律速因子であり、PEGの場合が最も速い。
これらの反応を種々の溶媒、即ちメタノール、ジクロロメタン(DCM)/メタノール(MeOH)混合物、およびジメトキシエタン(DME)中で研究した。反応はDCMおよびDME中、並びに室温のMeOH中では遅かった。これらの結果は、求核試薬の迅速な付加を促進するためにはプロトン性溶媒を使用することが好適なことを示している。
Cramの規則
理論に拘束されることを望むものではないが、立体的な効果はカルボニル酸素の所における立体選択的な反応性を制御し、その結果キラリティーが導入されると考えられる。求核試薬は最も小さい置換基に沿ってカルボニルに近づくことをCramの規則は述べている。最大の基はカルボニル基に対しアンチ位に配位して立体効果を最低限度に抑制し、求核試薬は選択的に小さい置換基の側から攻撃を行う。[D.J.Cram,A.Elhafez,J.Am.Chem.Soc.誌、74巻,5828頁(1952年)参照。]
典型的な反応条件
本発明は、これだけには限定されないが、(1)求核性の付加反応、(2)開環反応、(3)アジドおよびアセチレンを含む1、3−シクロ付加反応、および(4)チオールのオレフィンへのフリーラジカル付加反応を含むいくつかの主要な反応タイプを包含している。付加反応の例には、これだけには限定されないが、アクリレートがアミンと反応する場合のようなMichaelの付加反応が含まれる。開環反応の例には、これだけには限定されないが、アミンがエポキシ、チオラン、アジリジンまたはオキサゾリン官能基と反応する場合のような開環反応が含まれる。これらのすべての場合において、アミン、アクリレート、エポキシ、チオラン、アジリジンまたはオキサゾリン基は単純なコア、足場のコア、またはスーパー・コアを含むコア(C)、延長部材(EX)、分岐セル試薬(BR)または末端官能基(TF)の官能性の部分をなしていることができる。これらの二種類の反応、即ち付加反応と開環反応に対する反応条件は、炭素−炭素間二重結合に対する付加に関する文献に記載された範囲の条件によって記述することができる[例えばR.T.Morrison,R.N.Boyd著,Organic Chemistry,第6章,Allyn and Bacon,Inc,New York,NY(1966年)発行参照、または一般的な求核開環反応についても第6章参照のこと]。さらにまた反応条件の典型的な範囲も記載されている。
アクリレート−アミン反応系
アクリレート−アミン反応系の一例はアクリレート官能基をもつコアがアミン官能基をもつ延長部材と下記のように反応する反応系である。
(C)+(EX)→(C)(EX)(Fl)(1)
ここで(C)=トリメチロールプロパントリアクリレート(TEMPTA);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(F1)=第2級アミンである。
アクリレート−アミン反応系の他の例はアクリレート官能基をもつ延長されたコア(C)(EX)(F1)がアミン官能基をもつ分岐セル試薬と下記のように反応する反応系である。
(C)(EX)(TF1)+(BR)→(C)(EX)(BR)(TF2)(2)
ここで(C)=トリメチロールプロパントリアクリレート(TEMPTA);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF1)=第2級アミン;(BR)=トリメチロールプロパントリアクリレート(TEMPTA);(TF2)=アクリレートである。
分岐セル(BR)、延長部材(EX)、または末端の官能基(TF)の単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物に対する付加反応に対しては、付加すべき分子対単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物上の反応性官能基をもつ分子のモル比が重要なパラメータである。例えばコアに対する延長部材の基の付加において(EX)/(C)のモル比は、延長部材(EX)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義される。同様に単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基に対する分岐セルの付加に対しては、(BR)/(C)は分岐セルの分子(BR)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義される。所望の構造に依存して、分岐セルまたは延長部材が単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物に付加する程度は、付加されるモル比または立体的に誘起される化学量論的な量比(例えばN−SIS)によって制御される。全表面を被覆することが望ましい場合、この反応に対しては単純なコア、足場のコア、またはスーパー・コア上の反応性官能基に対し、付加される基の分子、例えば延長部材または分岐セル試薬を過剰な量で用いることが好適である。
これらの種々の基の付加の順序は、単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物を分岐セルまたは延長部材に付加するか、または分岐セルまたは延長部材を単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物に付加する順序であることができる。好適な段階は単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物を延長部材または分岐セル試薬に付加する段階である。
反応時間の範囲は反応条件、溶媒、温度、試薬の活性、および他の因子に依存するが、一般に不飽和の有機官能基に対する付加反応を達成するのに十分な当業界に公知の典型的な反応条件の範疇に入ることができる。反応時間は1分〜数日の範囲であることができるが、立体的に嵩張った基の反応、または混み合った表面に対する反応、例えば表面の基を高い世代のデンドリマーに付加する反応に対しては長い反応時間が必要である。
反応温度は典型的には炭素−炭素間二重結合の付加反応または求核性エポキシ開環反応に典型的な範囲内であることができる。この温度範囲は反応を行う試薬の熱安定性および反応に必要な該温度における時間の長さによって制限を受ける。典型的な反応温度は下記に示されている。
これらの付加反応に適した任意の有機溶媒または水を使用することができ、その中には炭素−炭素間二重結合の付加反応、エポキシ、アジリジン、オキサゾリンの求核性開環反応、アセチレンに対する1,3−シクロ付加反応、またはチオールのオレフィンに対するフリーラジカル付加反応の条件に対する典型的な溶媒が含まれる。反応を行うのに適した濃度まで試薬を溶解するのに十分な任意の溶媒混合物を使用することができる。好適な溶媒は極性をもったプロトン性溶媒である。また極性溶媒および非極性溶媒の両方を含む溶媒混合物、プロトン性および非プロトン性溶媒の混合物、またはこれらの組合せも使用できる。溶媒混合物は主として非プロトン性溶媒であり、反応の触媒になるのに十分な触媒量のプロトン性溶媒がこれに含まれていることができる。アセチレンに対するアジドの1,3−シクロ付加反応の場合には、文献記載の適当な銅触媒を使用することができる[例えばB.Helms等,J.Amer.Chem.Soc.誌、126巻,15020〜15021頁(2004年);P.Wu等,Angew.Chem.Int.Ed.誌、43巻,3928〜3932頁(2004年)参照]。これによって極性の小さいまたは非極性の単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、延長部材、または分岐セル試薬を溶解して反応させ得る条件が与えられる。例えばポリ(グリシジル)エーテルおよびポリ(グリシジル)アニリンと種々の求核性の分岐セル試薬との反応性には差が存在する。種々の溶媒および温度において反応の研究を行った。先ず、基質Iaのトリ(グリシジル)エーテルとの反応をメタノール中で室温において研究し、この反応は遅く最大10日を要することが見出だされた。種々の溶媒を用いもっと高い温度でこれらの反応を再検討した。分岐セル試薬(IIe)のすべてのグリシジルエーテルへの付加反応を小規模において(最高3g)60℃で研究した。興味深いことにはメタノール中において60℃ですべての反応は12〜24時間で完了した。しかしこれとは対照的にポリ(グリシジルアニリン)(Ib)との反応は60℃においても非常に遅かった。
付加反応を容易にするために触媒を添加することができる。適当な触媒には炭素−炭素間二重結合の付加反応の触媒として通常用いられる任意の触媒が含まれる。典型的な触媒にはフリーラジカル反応開始剤、例えばAIBN、金属塩、即ちチタン、マグネシウム、亜鉛、銅、およびリチウムの塩、並びに有機付加反応、3、4、5員複素環の求核性の開環反応、或いはアセチレンに対するアジドの1,3−シクロ付加反応、並びにオレフィンに対するチオールのフリーラジカル付加反応に適した任意の他の触媒が含まれる。
これらの反応、およびアミン官能基成分とアクリレート官能基成分との反応を含む他の反応に対し、典型的な反応条件を下記表にまとめる。
求核性開環反応系
この開環反応系の一例はエポキシ官能性をもつコアとアミン官能性をもつ延長部材との反応、例えば
(C)+(EX)→(C)(IF1)(EX)(TF1)(3)
である。ここで(C)=ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF1)=内部のヒドロキシル(OH);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF1)=第2級アミンである。
エポキシ−アミン反応の他の例はアミン官能性をもった延長されたコア試薬(C)(IF1)(EX)(TF1)とエポキシ官能性をもった分岐セル試薬との反応、例えば
(C)(IF1)(EX)(TF1)+(BR)
→(C)(IF1)(EX)(IF2)(BR)(TF2)(4)
である。ここで(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF1)=内部のヒドロキシル(OH);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(IF2)=内部のヒドロキシル(OH);(BR)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);および(TF2)=エポキシである。
分岐セル(BR)、延長部材(EX)、または官能基(TF)をコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物に付加するためには、付加すべき分子対コア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物上の反応性官能基のモル比は極めて重要なパラメータである。例えばコアに対する延長部材の基の付加において(EX)/(C)のモル比は,延長部材(EX)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義される。同様に単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造に対する分岐セルの付加に対しては、(BR)/(C)は分岐セル分子(BR)のモル数(即ちN)対単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義される。所望の構造に依存して、分岐セルまたは延長部材が単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、または現在の世代の生成物に付加する程度は、付加されるモル比または立体的に誘起される化学量論的な量比(N−SIS)によって制御される。全表面を被覆することが望ましい場合、単純なコア、足場のコア、またはスーパー・コア上の反応性官能基に対し、付加される基の分子、例えば延長部材または分岐セル試薬を過剰な量で用いることが好適である。
付加の順序は、単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物を分岐セルまたは延長部材に付加するか、または分岐セルまたは延長部材を単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物に付加する順序であることができる。単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、或いは現在の世代の生成物を延長部材または分岐セル試薬に付加することが好ましい。
反応時間は反応条件、溶媒、温度、試薬の活性、および他の因子に依存するが、歪んだエポキシ、アジリジンまたは他の環の官能基に対する求核性付加反応を達成するのに十分な反応条件の範囲により分類することができる。反応時間は1分〜数日の範囲であることができるが、立体的に嵩張った基の反応、または混み合った表面に対する反応、例えば表面の基を高い世代の生成物に付加する反応に対しては長い反応時間が必要である。
反応温度は歪んだ環の開環付加反応に典型的な範囲内であることができる。この温度範囲は反応を行う試薬の熱安定性および反応時間によって制限を受ける。典型的な反応温度は下記に示されている。
求核性開環付加反応に典型的な溶媒には開環付加反応に適したた任意の有機溶媒または水が含まれる。反応を行うのに適した濃度まで試薬を溶解するのに十分な任意の溶媒混合物を使用することができる。好適な溶媒は極性をもったプロトン性溶媒である。また極性溶媒および非極性溶媒の両方を含む溶媒混合物、プロトン性および非プロトン性溶媒の混合物、またはこれらの組合せも有用である。溶媒は、反応を起こさせるのに十分な触媒量のプロトン性溶媒を含む非プロトン性溶媒であることができる。溶媒中における試薬の濃度は極めて広い範囲に亙ることができる。或る場合には反応に対する試薬を過剰に用い溶媒として使用することができる。溶媒混合物は触媒量のプロトン性溶媒を十分な量で含む主として非プロトン性の溶媒であることができる。これによって極性の小さいまたは非極性の単純なコア、足場のコア、スーパー・コア、延長部材、または分岐セル試薬を溶解して反応させ得る条件が与えられる。例えばポリ(グリシジル)エーテルおよびポリ(グリシジル)アニリンと種々の求核性の分岐セル試薬との反応性には差が存在するために、種々の溶媒および温度について研究することが必要であった。高温が必要な反応に対しては、揮発性の低い溶媒が必要な場合もある。
これらの反応を種々の溶媒、即ちメタノール、ジクロロメタン(DCM)/メタノール(MeOH)混合物、およびジメトキシエタン(DME)中で研究した。反応はDCMおよびDME中、並びに室温のMeOH中では遅かった。これらの結果は、求核性試薬の迅速な付加を促進するためにはプロトン性溶媒を使用することが好適なことを示している。
付加反応、1,3−シクロ付加反応または開環反応を容易にするために触媒を加えることができる。適当な触媒には開環反応の触媒として通常使用されるものが含まれる。典型的な触媒はルイス酸およびルイス酸の塩、例えばLiBF、BF、亜鉛塩またはこの範疇に入る他の触媒である。また1,3−シクロ付加反応に適した触媒には銅および亜鉛の塩が含まれる。
これらの反応、およびアミン官能性成分とアクリレート官能性成分との反応を含む他の反応に対し、典型的な反応条件を下記表にまとめる。
上記両方の種類の反応に対する生成物の分離法および精製法は、炭素−炭素間二重結合付加反応および歪んだ環の開環付加反応に対する典型的な方法を含んでいる。これに加えて、典型的な樹枝状の分子を分離する公知方法が用いられる。限外濾過、透析、シリカゲルまたはSephadexTMを用いるカラムによる分離、沈澱、溶媒分離、または蒸溜が好適である。分離法は生成物の大きさまたは世代に依存して変えることができる。ポリマー粒子の大きさが大きくなった際のさらに好適なデンドリマーの分離方法には限外濾過および透析が含まれ、或る場合には反応した化学種と未反応の化学種の間の溶解度の差を用いて生成物の選別および分離の助けにすることができる。例えばかなり無極性の強いエポキシドと極性の大きな開環したポリオールの間の溶解度の差を分離工程に利用することができる。
反応を促進する方法にはマイクロ波または超音波支援反応が含まれる。
式(I)のデンドリマー/デンドロンをつくるためのアルキンに対するアジドの1,3−双極性シクロ付加
1968年の早期においてHuisgen等[Angew.Chem.,Int.Ed.Engl.誌、7巻,321〜328頁(1968年)]は一般的にCu+1塩を触媒にしてアルキンに対し有機性のアジドの化学的に選択性をもったシクロ付加を行い、共有結合的な1,4−二置換−1,2,3−トリアゾール結合をつくる容易で高収率の反応を報告した。これらの反応は、高度な化学的選択性をもっているために、広い範囲の競合する或いは平行して行われる反応および/または官能基性の存在下において妨害を受けることなく選択的に行うことができる。これらの反応は、(a)ポリアジド、末端が官能化された(TF)コア、内部官能基性(IF)(例えばヒドロキシルおよび上記に挙げた他のもの)をもつデンドロンまたはデンドリマーとモノアルキンで官能化されたポリエポキシ分岐セル試薬/デンドロンを組み合わせるか、(b)ポリ(TF)アジド、末端が官能化された(TF)コア、内部官能基性(IF)をもったデンドロンまたはデンドリマーを僅かに過剰なポリアルキンで末端が官能化された(TF)分岐セル試薬と直接組み合わせる(即ちこの場合アルキンの当量対アジドの当量の比が1より大)ことにより、式(I)のタイプのデンドリマー/デンドロンを合成し得る点において本発明の樹枝状ポリマーを製造する上で優れている。アルキンとアジドの混合はこの工程中同時にまたは逐次的に行うことができる。N−SIS効果の利点があるために、上記のように当量的に僅かに過剰な量を用いると交叉結合もゲル化も起こらない。別法として、これらのデンドロン/デンドリマーをつくるために、上記(a)および(b)の方法と平行してまたはその後で種々の「オーソゴナル・ケミストリー」的な戦略(c)(下記にもっと詳細に説明する)を用いることができる。下記の流れ図3はこれらの方法を用いる一連の可能な方法を示す。
最近になってSharpless[P.Wu等,Angew.Chem.Int.Ed.誌、43巻,3928〜3932頁(2004年)],Frechet[B.Helms等,J.Am.Chem.Soc.誌、126巻,15020〜15021頁(2004年)]およびHawker[M.J.Joralemon等,Macromolecules誌、38巻,5436頁(2005年)]は、モノアジド試薬をポリアルキンの基質に付加することにより内部官能基性(即ち(IF)構成部分)をもたないデンドリマーを製造した。この合成戦略は「クリック・ケミストリー(click chemistry)」の方法と呼ばれている。しかし、いずれの場合にもこれらの参考文献が上記(a)、(b)または(c)に記載された試薬のタイプ、反応順序または戦略を使用したとの報告はない。
経路(a):(A Nc )型のコアおよび(B−C Nb )型の分岐セル試薬を用い、式(I)のタイプのデンドリマーをつくる「二重クリック」ケミストリー:ここで(A)は(B)と反応するが、(C)とは反応しない。しかし(C)は(A)に変えることができる。
経路(a)による式(I)のデンドリマー構造の合成は、種々のエポキシ・コア試薬、即ち(C);(TF)の開環反応を含んでいる;ここでN=2〜1000であり、無機アジド塩(例えばNaN)を用い(C);(IF);(TF)をもった対応した構造()で表される多官能性の有機アジド塩をつくる。このように変換されたコア試薬構造を一般的な構造();(TF1);(BR);(TF2)をもつAB型のアセチレン−エポキシドで官能化された分岐セル(BR)試薬と反応させる。この反応は非常に高い収率で行われ、1,2,3−トリアゾール構造()をもつ1,3−シクロ付加型の生成物を生じる。この構造は次の成分、即ち(C);(IF1);(EX);(BR);(TF)をもち、ここで(EX)=1,2,3−トリアゾール環である。次にこの生成物にアジ化ナトリウムを付加し、次の成分、即ち(C);(IF1);(EX);(BR);(EF2);(TF)を有する構造()の開環した生成物を得る。これらの方法を繰り返し、従来のデンドリマーに対し早期に報告された伝統的な数学的表現に従うこれらの樹枝状構造の末端の官能基性を成長させ増加させることができる。[Dendrimers and other Dendritic Polymers,J.M.J.Frechet,D.A.Tomalia編,John Wiley and Sons(2001年)発行]。
経路(b):(A Nc )型のコアおよび(B Nb―1 )型の分岐セル試薬を用い、式(I)のタイプのデンドリマーをつくる「二重クリック」ケミストリー:ここで(A)は(B)と反応するが、N−SISによりゲルの生成が抑制される。
経路(b)による式(I)のデンドリマー構造の合成は、多官能性のポリアジドのコアにポリアセチレンで官能化した分岐セル試薬を1,3−シクロ付加し、高度に詰め込まれたコアと分岐セルのN−SIS効果のために、ゲルを生成することなく所望の構造をつくる方法である。
他のオーソゴナル合成戦略(c)
上記の1,3−双極性シクロ付加型の「クリック・ケミストリー」による成長/修飾過程と平行して、またはその後で行い得る他のオーソゴナル合成戦略は次のものを含んでいることができる:
(1)ケトン溶媒保護試薬(例えばメチルイソプロピルケトン)を使用することにより第1級アミン構成部分の存在下において第2級アミン構成部分を用いて行う選択的なエポキシ開環反応。ケトン溶媒保護試薬は第2級アミン官能基性の存在下においてシッフ塩基型の付加物をつくることにより第1級アミンを保護する[例えばFrederic Laduron等,Org.Proc.Res.& Devel.誌、9巻,102〜104頁(2005年)]。
(2)オレフィン型第2級アミン(例えばジアリルアミン)を用いてさらにエポキシ開環反応を行った後、単一部位のチオールで官能化された試薬、分岐セル、またはデンドリマーをフリーラジカルの支援により付加させる。
(3)他のオーソゴナル戦略はデンドロン/デンドリマー、第1級アミン末端基(TF)をエステルで官能化されたピロリジノンに変え、これを第1級および第2級アミン構成部分の両方をもつ延長部材/分岐セル試薬/デンドロンと選択的に反応させる方法である。
本発明の理論
理論により拘束されることを望むものではないが、N−SISは、特定の大きさのコアまたは或る与えられた世代のレベルにおいて、足場をつくっているデンドリマーと反応し得る分岐セル試薬(BR)、延長部材(EX)、または末端官能基(TF)の数を制御するから、本発明のいくつかの有利な結果が得られると考えられる。これらの反応の化学量論的な量比は、ナノスケールの基質(即ちコアまたは種々のデンドリマー/デンドロンを生成する表面)の相対的な大きさ(即ちSに対するS)および反応している試薬(即ち分岐セル試薬(BR)または焦点官能基性(FF)の反応性デンドロン)によってナノスケールの規模で立体的に制御されるように思われる。本発明に使用される嵩張った分岐セル(BR)およびそれらの付加生成物は予想外の挙動を示すから、N−SISが直接関連をもっていると考えられる。最も注目すべきことには、分岐セル試薬は高い反応性をもった多官能性の構成要素であるという事実にも拘わらず、反応の際隣接した部分との間に交叉結合をつくることはない。このことは直感に反しているが、分岐セル試薬の反応性(これらは伝統的なPAMAMデンドリマーの反応に典型的なアミン−アクリレートの反応またはエステルのアミド化よりも遥かに大きな反応性をもっている)と移動度[例えば小さいアミン試薬に比べ大きな分岐セル試薬の方が移動が遅い(即ち遅い拡散係数をもっている)]との間で平衡が移動することに関連付けることができる。この理論のこれ以上の説明は下記のRomanの数値による比較実施例の後で見出だすことができる。
用途
式(I)のデンドリマーの用途は伝統的なPAMAMデンドリマーおよび他の樹枝状ポリマーと同じくらい多い。下記の用途のリストはすべてを含むものではなく、単に例示のためのものである。これらの式(I)のデンドリマーは精密なナノスケールの寸法(即ち大きさ)をもっているから、サイズ選択性をもった膜、高効率のプロトン除去剤、および電子顕微鏡の較正標準として、またもっと複雑なナノスケールの装置/構造物の構築に対する量子化された(細かく区分けされた)ナノスケールの構築ブロックとして使用することができる。これらの式(I)のデンドリマーは油/水乳化液の脱乳化剤、製紙業における湿潤強度賦与剤、およびペイントまたは他の同様な溶液、懸濁液、および乳化液のような水性組成物の粘度調節剤として使用することができる。
これらの式(I)のデンドリマーの特有な性質は次の通りである:これらは加水分解、熱分解に対していっそう安定であり、また求核性の開環反応を使用した際逆Michael反応を起こさない;これらは(IF)構成部分(開環反応により得られる)をもち、該(IF)構成部分はさらに反応し、材料(M)をさらに構築するか(M)と連係することができる。またこれらは狭い多分散度をもち、処理が簡単なために製造コストが低い(例えば反応時間が速く、必要な試薬の量が少なく、製造段階も少ないため)。
上記式(I)のデンドリマーの用途に加えて、これらの式(I)のデンドリマーは材料(M)の特殊な送達が望ましい多様な用途に適している。
これらの式(I)のデンドリマーは材料(M)をカプセル化することができる内部の空
隙の空間をもっている。このような担持された材料(M)の例は米国特許第5,338,532号明細書に記載されている。これらの材料は、農業的な、薬学的な、生物学的な、或いは他の活性をもっていることができる。
反応する分岐セルが十分生成した後、表面の基(Z)のdeGennesの緊密充填が生じ、表面は混み合ってきて内部の空隙の空間を閉鎖するが、この場合(IF)の特性および大きさは材料(M)がデンドリマーの内部へとまたは内部から拡散するのを制御するのに適した分子レベルのゲートまたはオリフィスとして機能することができる。これらのデンドリマーの官能基の密度の増加により1個のデンドリマーが多量の材料を担持することができるようになる。表面(Z)の上および内部(IF)の中のデンドリマーの官能基の数は制御できるから、これによってまた例えば1個のデンドリマーが送達する材料(M)の量、および材料の放出の様相(profile)を制御する手段が与えられる。例えばこれらのデンドリマーは、特定の標的部位、即ち疾病またはガンが生じた部位、或いは標的とされる生物体、例えば動物、人、植物、藻類、菌類、黴、または病害虫の中の特定の関与因子(受容体)または特定の場所に対し生物活性試薬を送達し得る、標的を設定された生物活性試薬のキャリヤーであることができる。
表面の基(TF)は、所望の化学的な官能基を含む反復単位を選ぶことにより、或いはこれらの(TF)基のすべてまたは一部を修飾して新しい表面官能基性をつくることにより、予め定められた方法でその化学的性質を制御することができる。これらの表面は特定の部位に狙いを定めているか、または特定の細胞、例えば細網内皮細胞による摂取に抵抗性をもつようにすることができる。存在する(TF)基の数がzである。
これに加えて、式(I)のデンドリマーを一つまたはそれ以上含む架橋したデンドリマーをつくると、これらの樹枝状構成部分はこのような所望の材料のキャリヤーとしても適している。
本発明のデンドリマーの内部は可能な内部官能基性(IF)をもっていることができ、この場合内部の基は材料と反応し、担持する材料に対しもっと強力に結合した系として作用する能力をもっている。別法として、ポリアクリレート−アミン付加生成物から誘導される2−アミノエチルエステル結合をpHが低い領域、例えばエンドソ−ム(endosome、核内体)領域において選択的に開裂させ、デンドリマーの内部から制御して送達するための放出機構として所望の薬剤または他の材料を放出させることができる。この材料はこれらのデンドリマーの内部、表面、または内部および表面の両方と連係し、これらの基は同一または相異なることができる。ここで使用される「連係する(associated with)」と言う言葉は、担持された材料(M)がデンドリマーの内部に物理的にカプセル化されるか捕捉され、デンドリマー全体に亙って部分的にまたは完全に分散するか、或いはデンドリマーに結合(attached)および/または連結(linked)し、その際この結合または連結は共有結合、水素結合、吸着、吸収、金属結合、ファン・デル・ワールス力、またはイオン結合、或いはそれらの組み合わせによって行われることを意味する。担持された材料とデンドリマーとの連係には、これらのコンジュゲート(conjugate)の製造または使用を容易にするために連結材および/またはスペーサー或いはキレート剤を随時使用することができる。適当な連結基は、組み合わされたデンドリマーと材料(コンジュゲート)の中に存在するディレクター(director)の効果または他の担持された材料の効果を実質的に損なうことなく、標的のディレクター(即ちT)をデンドリマー(即ちD)に連結する基である。これらの連結基は開裂できまたはできず、典型的には標的のディレクターとデンドリマーとの間の立体障害を避けるために使用され、送達する場所が存在する連結基を開裂する能力をもっていない限り(例えば細胞表面において放出を行うための、またはエンドソームの小胞の中に酸で開裂できる連結基が存在しない限り)、連結基は安定である(即ち開裂できない)ことが好ましい。これらのデンドリマーの大きさ、形および官能基の密度は厳密に制御されているから、担持された材料がデンドリマーと連係し得る方法は多数存在する。例えば(a)担持された材料とデンドリマーの表面またはその近くに位置する構成要素、典型的には官能基との間の連係は共有結合、クーロン力、疎水性型、またはキレート型であることができる;(b)担持された材料とデンドリマーの内部に位置する構成部分との間には共有結合、クーロン力、疎水性型、またはキレート型の連係が存在することができる;(c)デンドリマーは主として中空の内部(即ち溶媒が満たされた空隙の空間)をもつようにつくることができ、該内部(空隙の空間)はその中に担持された材料を物理的に捕捉することができ、また拡散によって制御される構成部分をデンドリマーの表面に密集させることにより担持された材料の放出を随時制御することができる;(d)デンドリマーがまた担体材料と連係することができる内部の官能基性(IF)をもっている場合、それはデンドリマーの内部から制御されて(即ちpHに依存して)出ることができる開裂可能な(IF)をもっている;或いは(e)上記の現象の種々の組合せを使用することができる。
これらのデンドリマーにカプセル化されたまたはそれと連係した材料(M)は、所望の目的に適う可能な構成部分をもった非常に大きなグループであることができる。このような材料には、これだけには限定されないが、デンドリマーの物理的な一体性を著しく擾乱させることなくデンドリマーと連係可能な、動物または植物または微生物、ウイルスおよび任意の生体系の診断または治療のための処置に使用される生体内(in vivo)または試験管内(in vitro)、或いは生体外(ex vivo)での用途の医薬品材料が含まれる。
好適具体化例においては、「M」により表される担持された材料は医薬品材料である。本発明のデンドリマーのコンジュゲートに使用するのに適したこのような材料には、デンドリマーの物理的な一体性を著しく擾乱させることなくこれらのデンドリマーと連係可能な、哺乳動物の診断または治療の処置のために生体内または試験管内で使用される例えば次のような任意の材料が含まれる:薬剤、例えば抗生物質、鎮痛薬、血圧降下剤、強心薬、ステロイドなど、例えばアセトアミナフェン(acetaminaphen)、アシクロヴィア(acyclovir)、アルケラン(alkeran)、アミカシン(amikacin)、アンピシリン(ampicillin)、アスピリン(aspirin)、ビサントレン(bisantrene)、ブレオマイシン(bleomycin)、ネオカルジオスタチン(neocardiostatin)、クロロアンブシル(chloroambucil)、クロランフェニコール(chloramphenicol)、シタラビン(cytarabine)、ダウノマイシン(daunomycin)、ドキソルビシン(doxorubicin)、シスプラティン(cisplatin)、カルボプラティン(carboplatin)、フルオロウラシル(fluorouracil)、タクソール(taxol)、ジェムシタビン(gemcitabine)、ジェンタマイシン(gentamycin)、イブプロフェン(ibuprofen)、カナマイシン(kanamycin)、メプロバメート(meprobamate)、メトトレキセート(methotrexate)、ノヴァントロン(novantrone)、ナイスタンチン(nystatin)、オンコヴィン(oncovin)、フェノバルビタール(phenobarbital)、ポリマイキシン(polymyxin)、プロブコール(probucol)、プロカルバビジン(procarbabizine)、リファンピン(rifampin)、ストレプトマイシン(streptomycin)、スペチノマイシン(spectinomycin)、シンメトレル(Symmetrel)、チオグアニン(thioguanine)、トブラマイシン(tobramycin)、トリメトプリム(trimethoprim)、およびヴァルバンル(valbanl);トキシン、例えばジフテリア・トキシン(diphtheria toxin)、ゲロニン(gelonin)、エキソトキシンA(exotoxin A)、アブリン(abrin)、モデッシン(modeccin)、リシン(ricin)、またはそれらの毒性をもったフラグメント;金属イオン、例えばアルカリおよびアルカリ土類金属;アクチニドまたはランタニド系列、または他の同様な遷移金属の元素、または他の元素、例えば47Sc、67Cu、67Ga、82Rb、89Sr、88Y、90Y、99mTc、105Rh、109Pd、111In、115mIn、125I、131I、140Ba、140La、149Pm、153Sm、159Gd、166Ho、175Yb、177Lu、186Re、188Re、194Lr、および199Au、好ましくは88Y、90Y、99mTc、125I、131I、153Sm、166Ho、177Lu、186Re、67Ga、111In、115mIn、および140Laから生成される放射性元素;存在することにより系に検出並びに測定可能な摂動(perturbation)を与える任意のものを含むシグナル生成剤、例えば蛍光体、燐光体、および放射線の発生体;シグナル反射剤、例えば常磁性体、例えばFe、Gd、またはMn;キレート化した金属、例えば放射性をもつか否かには拘わらずキレート剤と連係した場合の上記の任意の金属;シグナル吸収剤、例えば近赤外線吸収剤、コントラスト剤(例えば画像生成剤、およびMRI生成剤)および電子ビーム乳濁剤(opacifiers)、例えばFe、GdまたはMn;モノクロナール抗体またはポリクローナル抗体、および抗イディオタイプ(idiotype)抗体を含む抗体;抗体の断片;アプタマー;ホルモン;生物応答修飾因子、例えばインターロイキン、インターフェロン、ウイルスおよびウイルスの断片;診断用乳濁剤;および蛍光剤。担持された医薬品材料には除去剤(scavaging agents)、例えばキレート剤、抗原、抗体、アプタマーまたは選択的な除去作用をもった治療剤または診断剤となり得る任意の構成部分が含まれる。
他の具体化例においては、本明細書において「M」で表される担持された材料は農業用の材料である。これらのコンジュゲートに使用するのに適したこのような材料には、デンドリマーの物理的な一体性を著しく擾乱させることなくこれらのデンドリマーと連係可能な、植物または非哺乳動物(微生物を含む)に対し生体内または試験管内での治療、診断または施用に使用される任意の材料が含まれる。例えば担持材料はトキシン類(toxins)、例えばジフテリア・トキシン、ゲロニン、エキソトキシンA、アブリン、モデッシン、リシン、またはそれらのトキシンの断片;金属イオン、例えばアルカリおよびアルカリ土類金属;アクチニドまたはランタニド系列、または他の同様な遷移金属元素または他の元素、例えば47Sc、67Cu、67Ga、82Rb、89Sr、88Y、90Y、99mTc、105Rh、109Pd、111In、115mIn、125I、131I、140Ba、140La、149Pm、153Sm、159Gd、166Ho、175Yb、177Lu、186Re、188Re、194Lr、および199Auから生成される放射性元素;存在することで系に検出並びに測定可能な摂動を与えるものを含むグナル生成剤、例えば蛍光体、燐光体、および放射線の発生体;シグナル反射剤、例えば常磁性体、例えばFe、Gd、またはMn;シグナル吸収剤、例えばコントラスト剤および電子ビーム乳濁剤、例えばFe、GdまたはMn;ホルモン;生物応答修飾因子、例えばインターロイキン、インターフェロン、ウイルスおよびウイルスの断片;抗微生物剤、殺藻剤(algicide)、アリセルメティックス(arithelmetics)、殺ダニ剤(acaricides)、II殺虫剤、誘引物質、忌避剤、除草剤および/または殺菌・殺カビ剤を含む農薬、例えばアセフェート(acephate)、アシフルオルフェン(acifluorfen)、アラクロール(alachlor)、アトラジン(atrazine)、ベノミル(benomyl)、ベンタゾン(bentazon)、キャプタン(captan)、カルボフラン(carbofuran)、クロロピクリン(chloropicrin)、クロルピリフォス(chlorpyrifos)、クロルスルフロンシアナジン(chlorsulfuron cyanazine)、シヘキサチン(cyhexatin)、シペリミトリン(cypermithrin)、2,4−ジロロフェノキシ酢酸、ダラポン(dalapon)、ジカンバ(dicamba)、ジクロフォップメチル(diclofop methyl)、ジフルオロベンズロン(diflubenzuron)、ジノセブ(dinoseb)、エンドトール(endothall)、フェルバム(ferbam)、フルアジフォプ(fluazifop)、グリフォセート(glyphosate)、ハロキシフォプ(haloxyfop)、マラチオン(malathion)、ナプタラム(naptalam)、ペンジメタリン(pendimethalin)、ペルメトリン(permethrin)、ピクロラム(picloram)、プロパクロール(propachlor)、プロパニル(propanil)、セトキシジン(sethoxydin)、テメフォス(temephos)、テルブフォス(terbufos)、トリフルラリン(trifluralin)、トリフォリン(triforine)、ジネブ(zineb)などが含まれる。担持された農業材料には除去剤、例えばキレート剤、キレート化した金属(放射性の有無に拘わらず)、または治療剤または診断剤を選択的に除去し得る任意の構成部分が含まれる。
他の具体化例においては、本明細書において(M)で表される担持された材料は免疫賦活剤である。これらのコンジュゲートに使用するのに適したこのような材料には、デンドリマーの物理的な一体性を著しく擾乱させることなくこれらのデンドリマーと連係可能な免疫応答性を上昇させる抗体、ハプテン(hapten)、または有機原子団または有機または無機の化合物が含まれる。例えば担持される材料は、マラリア(米国特許第4,735,799号明細書)、コレラ(米国特許第4,751,064号明細書)および尿路感染症(米国特許第4,740,585号明細書)に対するワクチンの製造に使用される合成ペプチド、抗バクテリア・ワクチン(米国特許第4,695,624号明細書)を製造するためのバクテリア性ポリサッカリド、およびエイズおよび肝炎のような疾患の予防を行うウイルス蛋白質およびウイルス粒子が含まれる。
これらのコンジュゲートを免疫賦活剤に対するキャリヤーとして使用すると、補助的なキャリヤー(adjuvant carrier)に対する高分子構造を与えるのに使用される従来公知の古典的な重合体の体系または合成された重合体コンジュゲートについて、その性能および構造が不明確であるという欠点が避けられる。免疫強化剤に対する担体としてデンドリマーを使用すると、コンジュゲートの大きさ、形および表面の組成を制御することができる。このような方法を選択することにより生物体に対する抗原の提供を最適化することができ、従来の助剤を使用する場合に比べ大きな選択性と高度の親和性をもった抗体が得られる。またT−およびB−細胞のエピトープの両方を結合させる場合のように、多数の抗原のペプチドまたはそのグループをデンドリマーに連結することが望ましい。このような設計によって改善されたワクチンが得られるであろう。
また、カルバメート、トリアジンまたは有機ホスフェート成分のような免疫応答を具現し得る農薬または汚染物質をデンドリマーに連係させて結合する(conjugate)ことが望ましい。所望の農薬または汚染物質に対して生成される抗体は標準的な方法で精製し、適当な支持体の上で不動化させ、次いで周囲環境または生物体の中で該農薬または汚染物質を検出するのに使用することができる。
さらに他の具体化例においては、これらのコンジュゲートを使用するのに適した本明細書において「M」で表される担持された材料は、デンドリマーの物理的な一体性を著しく擾乱させることなくこれらのデンドリマーと連係可能な、農業材料または医薬品材料以外の材料、例えば金属イオン、例えばアルカリおよびアルカリ土類金属;存在することにより系に検出並びに測定可能な摂動を与えるものを含むシグナル生成剤、例えば蛍光体、燐光体、赤外線、近赤外線、および放射線の発生体;シグナル反射剤、例えば常磁性体、例えばFe、Gd、またはMn;シグナル吸収剤、例えばコントラスト剤および電子ビーム乳濁剤、例えばFe、Gd、またはMn;フェロモン構成部分;芳香剤構成部分;染料構成部分などを含んでいる。担持された材料は除去剤、キレート剤、または種々の試薬を選択的に除去し得る任意の構成部分を含んでいる。
好ましくは担持された材料(M)は生物活性試薬である。本明細書において使用される「生物活性」という言葉は、標的となる構成要素、例えば蛋白質、グリコ蛋白質、リポ蛋白質、脂質、標的となる疾病部位または標的となる細胞、標的となる器官、標的となる生物体[例えば微生物、植物または動物(人のような哺乳動物を含む)]または他の標的となる構成部分のような標的となる構成要素の検出、同定、阻害、処理、触媒による促進、制御、消滅、強化または修飾を行い得る分子、原子、イオンおよび/または他の構成要素のような活性をもった構成要素を意味する。また生物活性物質として、遺伝子治療、siRNAの診断、分析、修飾、活性化、アンチセンス(anti−sense)、サイレンシング(silencing)、形質および配列の診断などの分野に広い用途をもっている遺伝物質(オリゴヌクレオチド、断片、または合成された配列の中のいずれかの任意の種類)が含まれる。これらのコンジュゲートは、細胞のトランスフェクション(transfection)を行い、樹枝状ポリマーと遺伝物質との複合体を含んで成る遺伝材料を生体内でつくり、この複合体をトランスフェクションされる細胞が利用できるようにすることを含んでいる。
これらのコンジュゲートは多様な生体内、生体外、または試験管内での診断または治療上の用途に使用することができる。若干の例にはガンのような疾患、自己免疫性疾患、遺伝子欠損、中枢神経系の不全、感染性疾患、および心不全の治療、診断的用途、例えば放射線免疫検定法、電子顕微鏡、PCR、酵素と連結した免疫吸着剤検定法、核磁気共鳴分光法、コントラスト画像診断法、イムノシントグラフィー(immnoscintography),および農薬の送達、例えば除草剤、殺菌・殺カビ剤、忌避剤、誘引物質、抗微生物剤、または他のトキシンの送達がある。またインターロイキン、インターフェロン、腫瘍壊死因子、または他の蛋白質、或いはこれらの断片、抗ウイルス剤のような非遺伝物質も含まれる。
これらのコンジュゲートは当業界の専門家には公知の結合剤を用いて錠剤にすることができる。このような投与形態は米国、ペンシルバニア州、Easton,Mack Publishing Company,1990年発行、Remington’s Pharmaceutical Sciences,第18版に記載されている。適当な錠剤には圧縮した錠剤、糖衣錠、フィルム被覆錠剤、腸溶性被膜被覆錠剤、多重圧縮錠剤、制御放出型錠剤などが含まれる。適当な組成物としてアンプル、軟膏、ゲル、懸濁液、乳化液、注射液(例えば筋肉注射、静脈注射、腹腔内注射、皮下注射)、経皮投与組成物(例えば皮膚表面に対するパッチまたは被覆、座薬組成物)、鼻腔内投与組成物(例えばドロップ、噴霧、吸入器、エーロゾル噴霧、胸部マッサージ)、眼科的用途(例えば殺菌添眼薬、噴霧薬、眼の装飾材)または外科的な切開部位、瘢痕の近くの部位、または腫瘍が成長したまたは除去された部位におけるガーゼによる塗布、擦り付け、噴霧または他の方法における用途にも適当な組成物として使用できる。生体試験に他の試薬と共に使用することおよびその使用指示法を含め、バイオマーカー、分子プローブとしての生体試験用のキットも可能である。医薬品として許容される通常の塩、助剤、希釈剤、および賦形剤をこれらの組成物に使用することができる。農業的な用途に対しては、これらのコンジュゲートは通常の適当な賦形剤および農業的に許容される担体または希釈剤、例えば乳化可能な濃縮物、溶液、および懸濁液と一緒にして、また1種またはそれ以上の活性物質と組み合わせて組成物にすることができる。
下記の実施例に対して種々の試験を行うために用いた種々の装置および方法を下記に説明する。
装置および方法
サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)
SephadexTM(Pharmacia)で精製したデンドリマーのメタノール溶
液を蒸発させ、SECの実験に用いる移動相を用いて再調製した(1mg/mLの濃度)。すべての試料は新しく調製し、直ちにSECに使用した。
屈折率検出器(Waters 2400およびWaters社の717パルス自動試料採取器)を用い等張モード(isocratic mode)で操作されるSECシステム(Waters 1515)によりデンドリマーの定量分析を行った。分析は室温において二つの直列に配置したTSKゲルのカラム(Supelco)、粒径10μm、30cmx7.5mmのG3000PWおよびG2500PWを用いて行った。酢酸塩緩衝液(0.5M)の移動相を1mL/分の流速で圧入した。デンドリマーの溶離容積はデンドリマーの世代に従って11〜16mLであることが観測された。
高圧/高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)
高圧/高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)は、屈折率計および紫外線検出器、並びにWaters Symmetry(R)C18(5μm)のカラム(直径4.6mm、長さ150mm)を備えたPerkin ElmerTM Series 200の装置を用いて行った。典型的な分離手順は溶離液とし0.1%の酢酸水溶液およびアセトニトリル(75:25%v/v)の混合物を用い、検出器としてλ=480nmの紫外線を用いる方法を含んでいた。
薄層クロマトグラフィー(TLC)
化学反応の進行を監視するのに薄層クロマトグラフwo使用した。一般に有機溶媒中に0.05〜0.4Mの溶液にした材料の1滴をシリカゲルのプレートに加え、溶媒室に入れ、一般に10〜15分間発現させた。溶媒を溶離させた後、TLCプレートをほぼ乾燥させ、次いで着色を行った(下記に説明するように)。シリカゲルは極性をもった重合体の支持体であるから、極性の小さい分子はプレートの上方へと移動するであろう。「R」値を用いTLCプレートの上で材料がどれだけ移動したかを識別する。溶媒の条件を変えると、それに従ってR値が変化するであろう。Rは生成物が移動した長さ対溶媒が移動した長さの比によって測定される。
材料:使用したTLCプレートは(1)裏地がPK6F Silica Gel Glassで、大きさが20×20cm、層の厚さが250μmの「Thin Layer Chromatography Plates−Whatman(R)」、または(2)裏地がアルミナで、大きさが20×20cm、層の厚さが200μmの「Thin Layer Chromatography Plate Plastic Sheet−EM Science」のいずれかであった。
着色条件:(1)ニンヒドリン:1.5gのニンヒドリン,5mLの酢酸、および500mLの95%エタノールを用い溶液をつくった。プレートをこのニンヒドリン溶液に浸漬し、乾燥させ、加熱銃を用い変色するまで加熱した(ピンクまたは紫のスポットはアミンの存在を示す)。(2)ヨード室:2〜3gのIを閉じた容器に入れる。TLCプレートをこの室の中に15分間入れる。生成物のスポットは褐色に着色するであろう。(3)KMnOの着色:1.5gのKMnO、10gのKCO、2.5mLの5%NaOH、および150mLの水を用いて溶液をつくる。TLCプレートをこのKMnO溶液に浸漬する。生成物のスポットは黄色に変わる。(4)紫外線による検査:紫外線(UV)ランプを用いて生成物のスポットを照射する。生成物の同定には短波長(254nm)および長波長(365nm)の両方を使用する。
MALDI TOF型質量分光法
質量スペクトルはパルス・イオン抽出器を用いたBruker Autofiex LRF MALDI−TOF質量分光計で得た。20kDa以下の質量範囲は19kVの試
料電圧、20kVのレフレクター電圧を用い、レフレクター・モードで得た。較正にはポリエチレンオキシドを用いた。これよりも高い質量範囲は20kVの試料電圧を用い、リニアー・モードで得た。この高い範囲の質量範囲は牛の血清アルブミンを用いて較正した。
典型的には、5mg/mLの検体の溶液の1μLのアリコートを10μLのマトリックス溶液と組み合わせて試料をつくった。特記しない限りマトリックスの溶液は3:7のアセトニトリル:水の中に2,5−ジヒドロキシ安息香酸を含む10mg/mLの溶液であった。試料/マトリックス溶液のアリコート(2μL)でターゲット板の上にスポットをつくり、室温で空気乾燥させた。
透析分離
典型的な透析の実験では、生成物を保持するのに十分ではあるが不純物は保持しない適切な孔の大きさをもつ透析膜を通して約500mgの生成物の透析を行った。大部分の実施例において透析は水中で約21時間行い(使用した他の適当な透析液はアセトンおよびメタノールであった)、透析液を2回取替えた。回転蒸発器で水(または他の透析液)を保持物から蒸発させ、高真空下で固体が得られるまで生成物を乾燥させる。
限外濾過分離(UF)
典型的な限外濾過の分離の手順は次の通りであった:生成物と望ましくない化合物との混合物を、この混合物に対する適切な容積の溶媒(例えば125mLのMeOH)に溶解し、3Kカットオフの再生セルロース膜を含む接線流UF装置を用い25℃において20psi(137.9kPa)の圧力をかけて限外濾過を行った。1500mLの浸透液(permeate)をUFで捕集する際(約5時間)、フラスコの中にマークされた保持容積を100〜125mLに保った。回転蒸発器により浸透液の最初の1Lから揮発性物質をとばし、次いで高真空をかけて精製された生成物を得た。分離に関する特定の問題に依存して、膜のカットオフの大きさ(例えば3K、2Kまたは1K)および浸透液および保持物の容積は変化する。
SephadexTMによる分離
生成物を最低量の溶媒(水、PBS、またはMeOH)に溶解し、溶媒中でSephadexTMLH−20(Pharmacia)を通して精製した。カラムの空隙容量を溶離した後、それぞれに関連した分離条件に依存して約2〜20mLのアリコートの中に画分を捕集した。前述の適当な溶媒を用い、TLCを使用して同様な生成物の混合物を含む画分を同定した。同様な画分を一緒にし、溶媒を蒸発させて固体生成物を得た。
核磁気共鳴(NMR)−Hおよび13
試料の調製:50〜100mgの乾燥した試料を800〜900μLの重水素化した溶媒に加えて溶解させる。典型的な基準物質、即ちテトラメチルシランを使用した。典型的な溶媒はCDCl、CDOD、DMSO−dおよびアセトン−dである。溶解した試料をNMR管に移し、管の中の高さを約5.5cmにした。
装置:(1)300MHzのNMRのデータは、自動三重共鳴広帯域(ATB)プローブH/X(ここでXは15N〜31Pに同調可能)を使用し、300MHzの2−チャンネルVarianTM Mercury Plus NMR分光器システムで得た。データの取り込みはSolarisTM 9オペレーティング・システムを備えたSun BladeTM 150コンピュータを用いて行った。使用したソフトウエアはVNMR v6.1Cであった。(2)500MHzのNMRのデータは、切換え可能なプローブH/X(ここでXは15N〜31Pに同調可能)を使用し、500MHzの3−チャンネルVarian Inova 500MHz NMR分光器システムで得た。データの取り込みはSolarisTM 9オペレーティング・システムを備えたSun Blade150コンピュータを用いて行った。使用したソフトウエアはVNMR v6.1Cであった。
原子間力顕微鏡法(AFM)または走査プローブ顕微鏡法(SPM)
すべての像は脱イオン水中で多目的大型スキャナーおよびMACモードのチップ(MAC mode Tips)[タイプII MAClevers、厚さ:3μm、長さ:225μm、幅:28μm、共鳴周波数:約45KHz、力の定数:約2.8N/m(米国、Molecular Imaging社)]を使用し、タッピング・モード(tapping mode)でPico―SPMTM LE AFM(米国、Molecular Imaging社)を用いて得た。典型的には、異なった区域を走査するために、自由状態でカンチレバーの振幅を0.90の設定点に設定し、3ライン/秒の走査速度を使用した。薄い空気間隙の水力学的な効果を避けるために、チップと試料との距離を小さくし注意深く共鳴を測定した。
溶解度および物理的性質
式(I)のデンドリマーは一般に固体材料である(ゲル状の固体であるPAMAMデンドリマーとは対照的)。これらのデンドリマーは、PAMAMデンドリマーのようには容易に水を吸収することはない。最近ではこのデンドリマーは固体の形で、或いは溶液としてMeOH中に貯蔵されている。この二つの貯蔵方法の間に差は認められない。一般に式(I)のデンドリマーはPAMAMデンドリマーよりも速く且つはるかに容易に水に溶解する。PAMAMデンドリマーはすべて水に可溶ではあるが、ゲル状態であるため、一般に水に溶解することが困難である。式(I)のデンドリマーはまた多くの有機溶媒に可溶であり,これらの有機溶媒には、これだけには限定されないが、次のものが含まれる:MeOH、EtOH、イソプロパノール、DME、クロロホルム、二塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、メトキシプロパノール、MIBK、およびDMSO。
熱重量分析(TGA)
熱重量分析のデータはUniversal V3.9ATM(TA Instrument)により得た。温度の走査範囲は20〜520℃,またはこの範囲内であり、昇温速度は典型的には毎分10℃であった。試料の大きさは典型的には固体生成物約10mgであった。
ポリアクリルアミド・ゲル電気泳動(PAGE)
溶媒中に保存したデンドリマーを真空下で乾燥し、次いで水に溶解するか希釈して水4mL中の濃度を約100mgにした。ドライアイスを用いてこの水溶液を凍結させ、凍結乾燥器(LABCONCO Corp.製、型番号Free Zone 4.5Liter,Freeze Dry System 77510)を使用し、約−47℃、60×10−3ミリバールで試料を乾燥させた。凍結乾燥させたデンドリマー(1〜2mg)を水と共に蒸溜し、濃度を1mg/mLにする。追跡用の染料を10%v/vの濃度で各デンドリマーの試料に加える。この染料は(1)塩基性化合物に対してはメチレンブルー染料(1%w/v)、(2)酸性化合物に対してはブロモフェノール・ブルー染料(0.1%w/v)、(3)中性化合物に対しては0.1%のSDSと組み合わせたブロモフェノール・ブルー染料(0.1%w/v)を含んでいる。
予め注型した4〜20%の勾配をもったゲルはISC BioExpress社から購入した。ゲルの大きさは100mm(幅)×80mm(高さ)×1mm(厚さ)であり、カセットの中には予め番号が付けられた試料の穴がつくられている。試料の穴の容積は50μLである。市販品として得られないゲルは30%のアクリルアミド3.33mL、4倍のTBE緩衝液(2.5mL)、水(4.17mL)、10%のAPS(100μL)、TEMED(3.5μL)を用いてつくった。ゲル電気泳動に使用するTBE緩衝液はトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(43.2g)、硼酸(22.08g)、EDTA二ナトリウム(3.68g)を1Lの水に加えpH8.3の溶液をつくることにより調製した。この緩衝液は使用前に4倍に希釈する。
電気泳動はPowerPacTM 300 165−5050の電源、およびBIO−RADTM Mini Protean 3 Electrophoresis Cellsを用いて行った。調製したデンドリマー/染料混合物(それぞれ5μL)を別々の試料の穴に装荷し、電気泳動の実験を行う。アミン表面をもったデンドリマーは約1時間の間グルタルアルデヒド溶液で固定し、次いで約1時間Coomassie Blue R−250(Aldrich)を用いて着色した。次に氷酢酸溶液を用いて約1時間の間脱色する。画像はhp ScanJetTM 5470Cスキャナーを用いて記録する。
赤外分光法(IRまたはFTIR)
赤外スペクトルのデータはNicolet社のフーリエ変換赤外分光光度計、Model G Series Omnic,System 20 DXBにより得た。試料は臭化カリウム塩の試料板(Aldrich)を用いニートの状態で測定した。
紫外/可視分光法(UV/Vis)
UV/VisのデータはPerkin ElmerTM Lambda 2 UV/Vis分光光度計で各試料が強い吸収を示す波長、例えば480または320nmを用いて得た。
誘導結合プラズマ(ICP)発光
試料のGd(III)含量は、逐次的に半径方向に観測されるVarianTM Liberty Series II ICPOES誘導結合プラズマ発光分光光度計を用いて決定した。
プロトン緩和率(relaxivity)
プロトン緩和率の解析は可変電磁場T1−T2解析器を用いて行った。電磁場の強さは1〜64MHzの範囲で変化させた。
蛍光顕微鏡および位相差顕微鏡
蛍光顕微鏡および位相差顕微鏡による研究は、蛍光に対してはNikonTM TMD−EFを備え、結果を記録するためのNikonTM CoolPix 990ディジタルカメラを取り付けたNikon DiaphotTM TMD顕微鏡を用いて行った。
下記の実施例を考察することにより本発明はさらに明らかになるが、これらの実施例は本発明を純粋に例示することを意図するためのものである。英字のついた実施例は、実施例GおよびHが本発明の実施例であること以外、出発原料の合成例である。数字のついた実施例は本発明の実施例であり、ローマ数字の実施例は比較実施例である。
出発原料
出発原料として用いられるTMPTGEはAldrichから得ることができるが、その純度は約70%である。テトラ−グリシジルエーテルの合成および/又は精製は、“Synthesis”(1993年),487頁に記載されたエピクロロヒドリン、KOHおよびDMSOを用いる方法に基づいている。
実施例A:ペンタエリトリトールおよびエピクロロヒドリン(EPI)からのペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルの製造
[(C)=PETGE,(TF)=エポキシ]
大きな攪拌棒を含んだ100mLの丸底フラスコに、ペンタエリトリトール(4.1g、30.1ミリモル,120ミリモルのOH)(Aldrich)および30mLのDMSO(15.85g)とKOH(13.47g、240ミリモル,2当量/OH)の混合物を加えた。水浴中で室温において急速に攪拌されているこの混合物に、エピクロロヒドリン(34.0g,367.0ミリモル,3当量/OH)(Aldrich)を60〜90分かけて滴下した(10〜15秒当たりに約1滴)。10分毎に温度を監視し、温度を35℃より低く保持した。さらに1時間後に発熱がおさまり、混合物を35℃で5〜6時間加熱した。TLC(7:3のトルエン−アセトン)により反応を監視した。スポットをKMnOで発色させて可視化した。アリコートをエーテル−ブライン混合物に加えてDMSOを除去し、NaSOを用いてエーテル層を乾燥した。反応混合物のTLCは添加が完了した後に5個のスポットを示し、次いで7時間後に2個のスポットを示した。粗い溶融ガラス濾斗(fritted funnel)を介して混合物を濾過し、ジエチルエーテル(2×60mL)で洗滌した。濾過した液体を150mLのジエチルエーテルと混合し、洗滌液と一緒にした。このエーテル層を80mLのブラインで洗滌した。ブライン層をさらに150mLのジエチルエーテルで洗滌した。一緒にしたエーテル層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、蒸発させて粗製材料(12g)を得た。この粗製材料をトルエン−アセトンの9:1の混合物中に溶解し、同じ溶媒中でシリカゲル(140g、60Å,230−400メッシュ)の上で精製した。最初の2個の画分はそれぞれ200mLであり、非常に高いR(TLC)の材料を含有していた。次の30個の画分はそれぞれ50mLであり、画分7〜10に純粋な生成物が存在していた。生成物の画分を集め、排気して所望の生成物(4.0g、収率37%)を得た。これは次のスペクトルを与えた。
H NMR(500MHz,CDCl):δ2.593(dd,J=6.5Hz,4H),2.773(t,J=6.5Hz),2.922(m,4H),3.10(m,4H),3.37(ddd,J=7.0,3.7,1.5Hz,4H),3.475(d,J=12H,4H),3.515(d,J=12Hz,4H),3.70(dd,J=12および7.0Hz,4H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ44.17,45.75,50.822,69.93,72.013,72.036,72.055,72.078;
MALDI−TOF:計算値360.47,実測値360amu。
実施例B:ペンタエリトリトールおよびエピクロロヒドリン(EPI)からのペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルの合成
[(C)=PETGE,(TF)=エポキシ]
この方法はMitsuoら著,Synthesis,487頁(1993年)に従って行なわれた。ペンタエリトリトール()(13.6g,400ミリモル)および100mLのDMSOを1Lの三つ口丸底フラスコ中にとり、次いでKOH(52.7g、800ミリモル、2当量/OH)を一度に加えた。機械的攪拌機を用いて反応混合物を激しく攪拌し、氷浴を用いて15〜20℃に冷却した。均圧化濾斗(pressure−equalizing funnel)中のエピクロロヒドリンII(110.4g又は93.55mL,1.2モル,OHにつき3当量)を150分かけて滴下した。エピクロロヒドリンの滴下の間、温度を15〜20℃に保持した。反応混合物の色は無色から淡黄色に変った。滴下の完了後、反応混合物が室温に温まるままにし、攪拌を終夜続けた。TLCにより反応の進行を監視した。3時間後、TLCはペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)IIIおよびペンタエリトリトールトリグリシジルエーテルIVに関するスポットを示した。反応を続けることにより、トリグリシジルエーテルIVは生成物IIIに変わると予測された;しかしながら、若干のIIIの二量化が観察され、それは生成物を与えた。
ブフナー濾斗を介して反応混合物を濾過し、固体を100mLのDCMで洗滌した。DCMの揮発性画分を回転蒸発器上で除去した。粗製反応混合物を飽和ブラインで処理し(2x100mL)、ジエチルエーテルで抽出した(2x100mL)。一緒にしたエーテル層をNaSO上で乾燥し、回転蒸発器上で濃縮し、暗黄色/明褐色の液体を得た。粗製材料を2等分し、シリカゲル上のカラムクロマトグラフィーにかけた。シリカゲル(300g)をカラム(高さ25cmx幅5.5cm)に充填した。500mLの溶媒を溶離させた後、画分を40mLずつ集めた。画分の第1はPETGE(III)(R=0.62)を伴ったエピクロロヒドリンであり、次いで二量体()(R=0.44)が得られ、続いて最後にトリグリシジルエーテル(IV)(R=0.33)が得られた。単離された純粋なPETGEの収率は45〜60%であった(若干量は他の副生成物で汚染されているであろう)。スペクトル分析はIIIに関して報告されたデータと一致し、生成物IVおよびについての分析も満足できた。
下記のスキームAによりこの反応を示す。
実施例C:臭化アリルおよびm−クロロペルオキシ安息香酸(m−CPBA)を使用するペンタエリトリトールからのペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルの合成
[(C)=PETGE;(TF)=エポキシ]
ペンタエリトリトールI(15.03g,110ミリモル)(Acres Organics)および250mLのTHFを1Lの丸底フラスコの中で混合した。粉末濾斗を介してKOH(85.93g、1.35モル、3.0当量/OH)および臭化テトラブチルアンモニウム(TBAB)(0.460g,1.23%モル)(Acros Organics)を加えた後、臭化アリルII(106.6g.1.35モル、3.0当量/OH)を10分間に亙り加えた。次いで直ちに反応混合物を70℃の油浴の中に24時間入れた。TCL(10:1のヘキサン:酢酸エチル)により反応を監視した。R=0.4のところに生成物のスポットが現れたが、トリ−、ジ−、またはモノ−アリル置換体のペンタエリトリトールに対してはスポットは現れないことが示された。15mLの粗い熔融ガラスのブフナー濾斗を通して反応混合物を真空濾過した。ジエチルエーテル(2×250mL)で有機相を希釈した。この有機相を5%のKCO(5×300mL)で洗滌し、MgSO上で乾燥した。回転蒸発器(浴温40℃)により揮発分を除去し、ペンタエリトリトールテトラアリルエーテルIII(30.07g;収率92%)を得た。これは次のスペクトルを示す。
IR(ニート):νmax3080,2867,1646,1478,1422,1350,1264,1137,992,922cm−1
13C NMR:(75MHz,CDCL):δ45.33,69.25,72.15,115.95,135.16;
H NMR:(300MHz,CDCL):δ3.39(4H,s),3.84(4H,q,J=2.3Hz),5.04(2H,q,J=13.8Hz),5.80(1H,七重線,J=7.78Hz).
PETAE(III)(3.29g,11.0ミリモル)および50mLのクロロホルムを磁気撹拌機の棒を備えた500mLの丸底フラスコに加えた。次にm−CPBA(IV)(70%)(12.51g,51.0ミリモル,1.14当量/アルケン)(Acres Oganics)を添加濾斗を介して10分間に亙って加えた。この過酸を加えることにより30分以内に反応フラスコは温かくなった。22℃で72時間反応混合物を撹拌した後、100mLのDCMで希釈し、500mLの分離濾斗に移した。有機相を3%のNa(3×150mL)および3%のNaHCO(3×150mL)で洗滌した。NaSO上で有機相を乾燥した後、回転蒸発器(浴温40℃)により揮発分を除去した。シリカ上におけるTCL(7:3のトルエン:アセトン)はR=0.48に一つのスポットを示した。この生成物を高真空下において一晩さらに乾燥し、PETGE()を無色の粘稠な液体として得た(3.86g;収率92%)。これは次のスペクトルを示す。
IR(ニート):νmax3055,2997,2876,1724,1480,1340,1258,1163,1018,908,845,799,760cm−1
13C NMR(75MHz,CDC1):δ43.96,45.54,50.62,69.80,71.90;
H NMR:(300MHz,CDC1):δ2.55(1H,q,J=2.05Hz),2.72,(1H,t,J=2.33Hz),3.09(1H,q,J=3.06Hz),3.32(1H,q,J=4.43Hz),3.45(2H,d,J=1.65Hz),3.64(1H,q,J=3.675Hz);
MALDI−TOF:383[M+Na]amu。
これらの反応はスキームBで表される。
実施例D:PETGEからのテトラ(エピスルフィド):エピスルフィド分岐セルの製造
[(C)=テトラチオラン;(TF)=チオラン]
オーブンで乾燥した100mLの丸底フラスコにPETGE()(1.8g,5ミリモル)を装入し、40mLの乾燥アセトニトリルを加えた。上記の反応混合物にチオ尿素(3.04g,40ミリモル)を一度に加え、続いてLiBF(0.372g)を加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、60℃で加熱した。5時間加熱した後、TLCは微量のPETGE()を示し、また高いRをもつ2個の他の新しいスポットを示した。N雰囲気下で加熱を終夜続けた。次いで50mLの水を用いて反応混合物をクェンチングし、CHClで抽出した(3x50mL)。一緒にした抽出物をブラインで洗滌し(2x30mL)、NaSO上で乾燥し、回転蒸発器上で濃縮して液体を得た。ヘキサン:酢酸エチル:クロロホルム(1:2:2)を用い、シリカゲルを用いるカラムクロマトグラフィーを介して粗製反応混合物を精製し、純粋なテトラ(エピスルフィド)を無色の液体として得た(0.610g;収率29%)。(テトラエピスルフィドはMeOHに可溶でないが、クロロホルムには可溶である。)そのスペクトルは以下の通りである:
H NMR(300MHz,CDCl):δ2.17(dd,J=1.20および5.40Hz,4H),2.50(d,J=6.00Hz,4H),3.05(五重線,J=6.00Hz,4H),3.43〜3.50(m,14H),3.56(五重線,J=6.00Hz,4H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ23.90,32.56,45.99,69.67,76.85;
MALDI−TOF:C1728;計算値424,実測値447(MNa)amu。
下記のスキームCはこの反応を示す:
実施例E:ペンタエリトリトールトリアリルエーテル(PETriAE)とm−クロロ過安息香酸(m−CPBA)との反応
100mLの丸底フラスコにPETriAE(2.56g,10.0ミリモル、30オレフィン・ミリモル)(Aldrich)および50mLのクロロホルム(Fisher
Scientific)を装入した。この溶液にm−CPBA(8.84g,36.0mLモル)(Acros Organics)を機械的に撹拌しながら室温において少しずつ加えた。この混合物を3日間撹拌した後、先ずメタ重亜硫酸ナトリウム(Na)の3%水溶液(3x100mL)(Aldrich)で洗滌し、次いで炭酸水素ナトリウム(NaHCO)3%水溶液(3×100mL)で洗滌した。橙色の相を硫酸ナトリウムの上で乾燥し、回転蒸発器により濃縮して淡黄色の液体(2.58g、収率84.8%)を得た。そのスペクトルは次の通りである:
H NMR(300MHz,CDCl):δ2.57(q,J=2.70Hz,3H),2.76(t,J=4.50Hz,4H),3.07〜3.12(m,3H),3.33(dd,J=1.50&1.20Hz,2H),3.37(dd,J=1.50および1.20Hz,2H),3.51(q,J=9.00Hz,6H),3.66(s,H),3.69(d,J=2.70Hz,2H),3.73(d,J=2.40Hz,2H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ44.34,45.51,50.97,65.33,71.61,71.67,71.73,72.18,72.20,72.23;
IR(ニート):νmax3507,3056,2999,2922,2870,1476,1450,1424,1336,1248,1160,1098,1051,953,901,855,834,751cm−1
MALDI−TOF MS:C1424;計算値304.3,実測値327.05[M+Na]amu。
下記のスキームDでこの反応を示す。
実施例F:ペンタエリトリトールトリグリシジルエーテル(PETriGE)と臭化プロパルギルとの反応
[(C)=ペンタエリトリトールトリグリシジルエーテル(PETriGE);(FF)=アルキン;(TF)=エポキシド]
オーブンで乾燥した250mLの丸底フラスコにPETriGE(実施例Eで製造)および120mLの乾燥したDMF(Aldrich)を加えた。反応フラスコをNガスでフラッシングし、セプタム(septum、隔壁)で閉じ、氷浴で0℃に冷却した。機械的に撹拌しながらこの溶液に水素化ナトリウム(1.35g,33.8ミリモル,鉱油中60%分散物)(Aldrich)を20分に亙って加えた。0℃においてさらに40分間撹拌した後、臭化プロパルギル(3.73mL、トルエン中90重量%)を加えた。90分間冷却を続けた後、この混合物を徐々に室温まで温まるままにした。この混合物をこの温度で一晩撹拌した。次いで氷浴を用いて反応混合物を10℃に冷却し、70mLの水で希釈し、酢酸エチルで抽出し(3×70mL)、飽和ブライン溶液で洗滌した(2×50mL)。一緒にした抽出液を硫酸ナトリウム上で乾燥し、回転蒸発器により濃縮して暗褐色の液体を得た。これをカラムクロマトグラフによりシリカゲル上で、最初はヘキサン中酢酸エチル(20:80%v/v)を用い、徐々にこれをヘキサン中酢酸エチル(40:60v/v)に変えて精製した。R=0.31の所でTCL(1:1の酢酸エチル:ヘキサン)のスポットを与える画分を一緒にした。これは純粋なプロパルギル化されたペンタエリトリトールトリグリシジルエーテル(3.79g,収率82%)であることが分かった。そのスペクトルは次の通りである。
H NMR(300MHz,CDCl):δ2.43(t,J=2.10Hz,1H),2.61(q,J=2.70Hz,3H),2.79(t,J=4.20Hz,3H),3.13(七重線,J=3.00Hz,3H),3.37(d,J=6.00Hz,1H),3.41(d,J=5.70Hz,1H),3.51(d,J=3.90Hz,6H),3.54(s,2H),3.70(d,J=3.00Hz,2H),3.74(d,J=2.70Hz,2H),4.13(dd,J=2.10および0.30Hz,2H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ44.44,45.69,51.06,58.84,69.05,70.15,72.24,74.34,80.25;
IR(ニート):νmax3267,3057,2991,2924,2878,2755,1480,1434,1367,1337,1260,1168,1096,1014,963,906,840,758,666cm−1
下記のスキームEによりこの反応を示す。
実施例G:ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)とアジ化ナトリウムとの反応;変性されたコア
[(C)=ペンタエリトリトールテトラアジド(PETAZ);(IF)=OH;(TF)=アジド]
50mLの丸底フラスコにPETGE(3.6g,10ミリモル)(実施例Cにより製造)、27mLのDMFおよび3mLの水を装入する。この溶液にアジ化ナトリウム(7.8g、120ミリモル、3当量/エポキシド)を加えた後、塩化アンモニウム(6.36g、3当量)を加えた。反応フラスコに撹拌棒および還流冷却器を取り付け、一晩50℃に加熱した。TLCにより反応の進行を監視した。この時間の後で、反応混合物を室温に冷却し、次いでブフナー濾斗を通して固体材料を濾過し、固体分を酢酸エチルで洗滌した(1×50mL)。濾液を70mLの水で希釈し、酢酸エチルで抽出した(3×50mL)。一緒にした有機相を飽和ブラインで洗滌し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、シリカゲルのベッド上で濾過した。回転蒸発器により濾液を蒸発させて無色の液体(5.1g、収率95%)を得た。そのスペクトルは次の通りである。
H NMR(300MHz,CDCl):δ3.04(bs,4H,OH),3.33(t,J=5.70Hz,8H),3.47(s,8H),3.49(t,J=2.40Hz,8H),3.93(五重線,J=5.10Hz,4H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ45.75,53.52,69.68,71.09,73.12;
MALDI−TOF MS:C173212;計算値532.5,実測値555.3、[M+Na]amu。
下記のスキームFはこの反応を示している。
実施例H:ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)とイミノジアセトニトリル(IDAN)との反応。この反応はオキサゾリンをベースにしたPEHAMデンドリマーの製造するための出発コアとして使用されるであろう。
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=IDAN;(TF)=CN]
撹拌棒を含む250mLの丸底フラスコに3,3−IDAN(12.0g,97.4ミリモル、2.2当量/エポキシド)(Aldrich)および30mLのMeOHを加えた。この混合物にペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(4.0g、11.1ミリモル、44.4ミリモルのエポキシド)を10mLのMeOHの中に含ませて加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、N雰囲気下においてこの混合物を3日間撹拌しながら60℃に加熱した。回転蒸発器により揮発分を除去し16.5gの重量の粗製物を得た。高真空において200〜220℃でバルブ・ツー・バルブ蒸溜(bulb−to−bulb distillation)により過剰のニトリルを除去し、蒸溜残渣(10.3g、理論値は9.45g)を得た。この粗製物を20mLのMeOHに熔解し、溶離液としてMeOHを使用し、シリカゲルのプラグ(plug)(75.0g、60Å、200〜430メッシュ)に通した。回転蒸発器により揮発性物質を溶離液から除去し、所望の生成物を得た(8.5g、収率90%)。この混合物のTLC(MeOH)はR=0.85の所に強いスポットを示し、R=0.7の所ではるかに薄いスポットを示した。スペクトルは次の通りである。
13C NMR(125MHz,CDCl):δ16.96,17.33,44.45,45.45,49.49,50.31,56.27,68.23,71.06,73.46,118.56,119.11。
下記のスキームGはこの反応を示す。
実施例I:2−イミダゾリジル−1−アミノエタン(IMAE)の合成
[(EX)=IMAE]
5mLの脱イオン水の中にDETA(1.037g、0.01ミリモル)を含む氷で冷やした水溶液に、0.85mLの37%ホルムアルデヒドを10分間に亙って撹拌しながら滴下した。1時間撹拌した後、回転蒸発器により反応混合物を濃縮した。次に氷で冷却しながら二相の溶液が得られるまでKOHのペレットを注意してこの濃縮物に加えた。油性の上相だけをCHClで抽出し、NaSO上で乾燥した。回転蒸発器により揮発性物質を除去し、所望のIMAEを透明な油(1.0g、収率95%)として得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(CDCl,300MHz,ppm),2H(1.7,s,br),8H(2.42〜3.2,m),2H(3.42,s)。
13C NMR(CDCl,75MHz,ppm),41.30,45.53,52.49,56.93,71.06ppm.
下記スキームHによりこの反応を示す。
PIPZ表面をもつ世代0および0.5(G=0およびG=0.5)のPEHAM
PIPZの表面はカプセル化の研究で有利であることが見出だされ、従って下記に例示されているように低い世代のデンドリマーにカプセル化の性質を賦与するであろう。下記の実施例(実施例1〜3、4B〜8、10Bおよび13Aはマルティプリシティが2、3および4の種々のコアに対するPIPZの結合(attachment)を例示している。実施例4A、7A、9、13Bおよび13Aには種々のコア、(IF)および(EX)構成部分をもつ表面としてのカルボキシレートまたはそのエステルを例示する。実施例12および15には他の表面が例示されている。
実施例1:Michaelの付加反応
A.トリアミン官能性コアをつくるための、PIPZを用いるトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)のキャッピング
[(C)=TMPTA;(FF)=Et;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=0.5]
攪拌棒を含む250mLの丸底フラスコに、13gの無水PIPZ(151ミリモル,5当量/アクリレート)(Aldrich)および45gのMeOHを加えた。この混合物を均一にし、N雰囲気下で4℃に冷却した。この攪拌された混合物に、20gのMeOH中に含まれる3gのTMPTA(10.12ミリモル,30.4ミリモルのアクリレート)(Aldrich)を約10分間に亙って滴下濾斗を用いて加えた。この混合物を4℃で1時間、次いで25℃で1時間攪拌した。この混合物から回転蒸発器上で揮発性物質を蒸発させた。得られる残留物をクロロホルム中に溶解し、水で抽出した(4x20mL)。TLC(MeOH中5%NHOH)はPIPZが完全に除去されたことを示した。有機層を硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、揮発性物質を蒸発させて所望の生成物(3.2g、収率60%)を粘稠な無色の固体として得た。そのスペクトルは次の通りである。
H NMR(500MHz,CDCl):δ0.89(qt,3H,CH),1.49(t,2H,CH),2.42(bs,12H,CH),2.52(t,6H,CH),2.66(t,6H,CH),2.86(t,12H,CH),4.05(s,6H,CH);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ7.49,22.77,32.16,40.91,45.93,54.03,54.93,63.57,63.57,172.04;
MALDI−TOF:計算値554.4,実測値556amu。
上記の反応を以下のスキーム1によりさらに示す:
実施例2:エポキシド開環反応を用いる付加
トリアミン官能性コアをつくるための、ピペラジンでトリエポキシドTMPTEGをキャッピングする反応:トリメチロールプロパントリス(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=0.5]
攪拌棒を含む250mLの丸底フラスコに、17gのPIPZ(198ミリモル,5当量/エポキシド)(Aldrich)および50gのMeOHを加えた。この混合物を均一にした。この混合物に、20gのMeOH中に含まれる4.0gのTMPTGE(13.2ミリモル,40ミリモルのエポキシド)を約5分かけて加えた。この混合物をN雰囲気下で50℃で20時間加熱した。この粗製混合物のKMnO溶液を用いて発色させたTLC(MeOH中5%NHOH)は、エポキシドが存在しないことを示した。この混合物から回転蒸発器上で揮発性物質を蒸発させた。得られる残留物から、高真空下で140℃において30分間混合物を加熱し、バルブ・ツー・バルブ蒸溜装置を用いてPIPZを蒸溜した。この混合物のTLC(MeOH中5%NHOH)は、混合物中にPIPZが残っていることを示した。残留物を20gのMeOH中に溶解し、60gのトルエンと混合した。この均一な混合物を回転蒸発器上で蒸溜してPIPZを共沸させた。この手順を3回繰り返し、TLCによりPIPZを含まない生成物を得た。25℃において終夜高真空で排気し、6.8g(収率92%)の所望の生成物を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ0.84(t,J=7.5Hz,3H),1.40(qt,J=7.5Hz,2H),2.3−2.5(bm,12H),2.7−3.0(bm,12H),3.3−3.5(m,5H),3.88(m,6H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ7.71,23.14,43.40,46.03,54.61,61.48,66.35,71.96,73.14;
MALDI−TOF:計算値560.4,実測値560amu。
下記のスキーム2は上記の反応を示す:
実施例3:繰返し的な反応経路を用いる発散型PEHAMデンドリマーの合成:PIPZ延長部材をもった四官能性のPETGE
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=0.5]
大きな攪拌棒を含む500mLの丸底フラスコに、26gのPIPZ(310ミリモル,8当量/エポキシド)(Aldrich)および45gのMeOHを加えた。この均一な混合物に、10gのMeOH中にPETGE(3.5g,9.71ミリモル,38.8ミリモルのエポキシド)(実施例Aにより製造)を含む混合物を5分かけて滴下した。この混合物をN雰囲気下において25℃で24時間攪拌した。回転蒸発器を用いて揮発性物質を除去し、白色の固体残留物を得た。この残留物から、高真空下で140℃において30〜40分間バルブ・ツー・バルブ蒸溜装置を行い、PIPZを除去した。得られたポット残留物は少量のPIPZを含有することがTLC(MeOH中30%NHOH)により決定された。この残留PIPZを、30mLのMeOHおよび90mLのトルエンを用い3回に亙り共沸蒸溜により除去した。この粗製物を25℃において高真空を用いて終夜乾燥した(6.7g、収率97%)。この混合物のTLC(MeOH中30%NHOH)は少量のオリゴマーを示した。この混合物のアリコート(700mg)を、MeOH中でSephadexTM LH−20を用いるSECにより精製した。空隙容量(void volume)を採取した後、それぞれ8mLの48個の画分を集めた。画分1〜3は空であり、画分4〜7はオリゴマーのみを含み、画分8は生成物とオリゴマーの混合物であった。画分9〜48は生成物を含有し、それを集めて揮発性物質をとばし、400mgの生成物を得た。そのスペクトルは次の通り。
H NMR(500MHz,CDCl):δ2.36〜2.44(bm,2H),2.53〜2.60(bm,2H),2.82(m,4H),3.45(m,4H),3.88(m,2H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ45.62,46.02,46.02,54.72,61.52,66.18,70.49,74.27;
MALDI−TOF:計算値704.5,実測値705amu。
実施例4:エポキシド開環反応においてモノ保護されたアミンを用いる三官能性の分岐を有する四官能性コア
A.モノ保護された(mono−protected)ピペラジンを用いるテトラエポキシドのキャッピング。コア:ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)およびエチル−N−ピペラジンカルボキシレートから得られるポリ(エーテル−ヒドロキシアミン)デンドリマー,G=0.5
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=エチルピペラジンカルボキシレート;(TF)=カルボキシレート;G=0.5]
EPC(6.32g,40ミリモル,1当量/エポキシド)および40mLのMeOHを100mLの丸底フラスコ中にとり、フラスコに攪拌棒を取り付けた。PETGE(3.6g,10ミリモル)を10mLのMeOH中に溶解し、上記の攪拌された溶液に20分間かけ滴下濾斗を介して滴下した。2時間攪拌した後、TLCはPETGE,R=0.80(3:1のDMC:MeOH)が完全に消費されたことを示し、ヨウ素蒸気を用いてスポットを可視化した。室温で終夜攪拌を続け、回転蒸発器上で溶媒を蒸発させ、無色の液体を得た。微量のEPCをKugelrohr蒸溜装置により180℃で20分間蒸溜し、エステル表面(G=0.5)デンドリマー()を粘稠な液体(9.47g(95%)として得た。そのスペクトルは次の通り。
H NMR(300MHz,CDOD):δ1.24(t,J=6.90Hz,12H),2.36〜2.55(m,24H),3.29〜3.49(m,36H),3.89(五重線,J=4.80Hz,4H),4.10(q,J=7.20Hz,8H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ13.80,43.50,45.80,53.42,61.31,61.53,67.55,70.15,74.30,155.95;
IR(ニート):νmax3446,2975,2863,2801,1695,1536,1456,1424,1378,1352,1244,1116,1034,876,830,758cm−1
MALDI−TOF:C458416;計算値993,実測値1017(MNa)amu。
下記のスキーム3は上記の反応を示す:
B.実施例4Aからのキャッピングされたテトラエポキシド・コアの脱保護,KOHを用いるエステル表面,G=0.5,デンドリマーの加水分解
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=0.5]
デンドリマー()(9.4g,9.46ミリモル)(実施例4Aにより製造)を250mLの丸底フラスコ中にとり、85mLのMeOH中に溶解した。フラスコに攪拌棒を取り付けた。水酸化カリウム溶液(28.2gのKOH(90%)を56.4mLの水中に溶解した)を室温で上記の攪拌された溶液に加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、予備加熱した油浴中で85〜90℃に保った。反応の進行をTLCにより監視した。2時間後、TLCは3個のスポットを示し、加熱を終夜続けた。ニンヒドリン溶液に暴露すると、この生成物はR=0.17の所でピンク色のスポットを示した(MeOH中50%NHOHの中で)。減圧下において回転蒸発器上で溶媒および水を除去し、それは粘稠な液体を得た。この液体を分液濾斗に移し、DCM(3x50mL)で抽出した。一緒にしたDCM層をNaSO上で乾燥し、セライト(高さ1cm)を介して濾過し、セライトをDCMで十分に洗滌した。回転蒸発器上でDCMを除去し、デンドリマー(3)を無色の粘稠な液体として得た(6.01g,収率90%)。高真空下で2時間乾燥し、吸湿性の固体を得た。この材料は、その分光学的データから非常に純粋であることが見出され、さらに精製しないで後の合成に用いた。そのスペクトルは次の通り。
H NMR(300MHz,CDOD):δ3.46(s,8H),3.39(d,J=2.10Hz,8H),2.84(t,J=4.80Hz,16H),2.51(bs,16H),2.41(d,J=3.90Hz,8H),2.40(s,4H,NH),2.37(s,4H,OH),3.89(七重線,J=4.80Hz,4H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ45.06,45.80,54.33,62.07,67.37,70.14,74.41;
IR(ニート):νmax3456,2936,2817,1595,1457,1319,1111,1005,859,732,697cm−1
MALDI−TOF:C3368;計算値704,実測値727(MNa),743(MK)amu。
下記のスキーム4は上記の反応を示す:
実施例5:テトラフェニロールエタングリシジルエーテルとピペラジンとの反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級
NH;G=0.5]
A.テトラフェニロールエタンテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジンエチルカルボキシレート)エーテルの合成
撹拌棒を含む50mLの丸底フラスコにTPEGE(Aldrich)(2.0g,3.2ミリモル、12.9ミリモルのエポキシド)および8mLのDMEを機械的に撹拌しながら加えた。この混合物にEPC(4.5g,28.4ミリモル.2当量/エポキシド)および4mLのMeOHを加えた。N雰囲気下で密閉し、この混合物を25℃で60時間撹拌した。この混合物のアリコートのMALDI−TOF質量スペクトルは、622amuの所で原料が完全に消失し、1255amuおよび1371amuの所で生成物のシグナルが生じることを示した。回転蒸発器を用いてこの混合物の揮発分を除去し、重量7.6gの粗製物を得た。この混合物を125mLのMeOHに熔解し、3Kカット・オフの再生セルロース膜を含む接線流UF装置上で25℃において20psi(137.9kPa)の圧力をかけ限外濾過を行った。1500mLの浸透物(permeate)を限外濾過で集める際(約5時間)、フラスコに印された保持容量(retentate volume)は100〜125mLに保たれた。回転蒸発器上において浸透物の最初の1リットルを揮発物からとばした後、40℃で高真空をかけて4.3gの物質を得た。この物質のMALDI−TOF質量スペクトルは膜を通って浸透した若干の生成物の他に300〜1200amuの範囲の低分子量物質が存在することを示した。揮発性物質から浸透物の最後の500mLを蒸溜し、500mgの物質を得た。これは、TLCではR=0.75だけを示し、また質量スペクトルでは所望の生成物に対するピークだけを示した。保持物(retentate)から揮発分を抜き取り、TLC(酢酸エチル:MeOHが1:1)でR=0.75の物質1.9gを得た。この生成物の全収率は47%である。そのスペクトルは次の通り。
MALDI−TOF MS:C679616;計算値1252.7,実測値1277[M+Na]amu。
B.テトラフェニロールエタンテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)エーテルを得るためのカルボキシレート保護基の加水分解。
撹拌棒を含み凝縮器が取り付けられた50mLの丸底フラスコにKOH(3.6g,54.5ミリモル、18当量/カルバメート)、7.5gの脱イオン水、および12gのMeOHを加えた。この均一な混合物に、4gのMeOH中にテトラフェニロールエタンテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジンエチルカルボキシレート)エーテル(1.2g、0.95ミリモル)(実施例5Aにより製造)を含む溶液を加えた。N雰囲気下においてこの混合物を16時間80℃に加熱した。この混合物を室温に冷却し、回転蒸発器を用いて揮発分を除去した後、高真空をかけて黄色の固体を得た。この混合物をDCMで抽出した(5×30mL)。捕集したDCM抽出物を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。濾過した溶媒から揮発分をとばし1.2gの物質を得た。この物質を高温のMeOHに溶解し、セライトのプラグを通して濾過した。高真空により揮発分を除去し、800mgの固体を得た。これを最低量のMeOHに溶解し、MeOH中でSephadexTM LH−20カラムで精製し、それぞれ2mLの30個の画分を得た。MALDI−TOF質量分光法および13C NMR分光法で証明されるように、画分11〜20が所望の生成物(440mg、収率55%)を含んでいた。そのスペクトルは次の通りである。
13C NMR(75MHz,DO):δ46.16,54.50,62.95,69.29,72.17,117.29,131.69,140.04,159.16;
MALDI−TOF MS:C5478;計算値967.25,実測値968[M],990[M+Na]amu。
下記のスキーム5は上記の反応を示している。
実施例6:トリフェニロールメタントリグリシジルエーテルとピペラジンとの反応
[(C)=TPMTGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=0.5]
A.トリフェニロールメタントリ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン−1−エチルカルボキシレート)エーテルの合成
TPMTGE()(2.3g、5.0ミリモル)を20mLのDMEおよび10mLのMeOH中に含む溶液に、EPC()(3.55g、22.5ミリモル、1.5当量/エポキシド)を10mLのMeOHに溶解した溶液を10分間に亙って加えた。フラスコを栓で閉じ、この混合物を2日間25℃で撹拌した。回転蒸発器上で溶媒を除去し、過剰のEPCをKugelrohr蒸溜により165℃で除去して生成物3gを極めて粘稠な液体(4.56g、97.6%)として得た。蒸溜した後TLC(5mLのDCM中に15滴のMeOH、過マンガン酸カリウムで着色)はR=0.28(主要スポット)、0.22、および0.11(副次的なスポット)の所に3個のスポットを示した。そのスペクトルは次の通り。
MALDI−TOF MS:C407012;計算値935.1100,実測値935.6[M]および957.5[M+Na]amu。
B.トリフェニロールメタントリ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)エーテ
ルを得るためのカルボキシレート保護基の加水分解
250mLの丸底フラスコにトリフェニロールメタントリ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン−1−エチルカルボキシレート)エーテル(4.46g、4.77ミリモル)(実施例6Aで製造)を加え、機械的に撹拌しながら40mLのMeOHに溶解した。KOH水溶液(90%KOH13.38gを26.76mLの水に溶解)を上記の撹拌している反応混合物に25℃において滴下した。完全に添加した後、丸底フラスコに還流冷却器を取り付け、油浴の中に入れて85〜90℃に加熱した。24時間加熱した後、減圧において回転蒸発器上で溶媒を除去した。得られた粗製の反応混合物をDCMで抽出した(3×50mL)。一緒にした抽出物をセライトのベッドを通して濾過し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥した。TCL(MeOH中30%NHOH)はR=0.46および0.27の所で二つのスポットを示した(ニンヒドリン溶液で着色)。回転蒸発器上で溶媒を除去し、高真空下で残留物を乾燥して所望の生成物()を無色の固体として得た(3.37g、収率98.3%)。そのスペクトルは次の通りである。
MALDI−TOF MS:C4058;計算値718.9,実測値719.5[M],741.5[M+Na],757.5[M+K]amu。
下記スキーム6によってこの反応を示す。
実施例7:トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレートとエチル−N−ピペラジンカルボキシレートとの反応
[(C)=TGIC;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=0.5]
A.カルボキシレートで保護されたトリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレートの合成
6mLのMeOH中にEPC(1.42g,9ミリモル)を含む攪拌されている溶液に、TGIC(0.594g,2ミリモル)を一度に加え、次いで4mLのDCMを加えた。約3時間攪拌した後、イソシアヌレートは完全に溶解した。反応混合物を25℃でさらに48時間攪拌した。TLC(1:2:2のヘキサン:酢酸エチル:クロロホルム)は、イソシアヌレートが完全に消費されたことを示し、粗製生成物についてのMALDI−TOFは、所望の生成物に対するピークだけを示した。回転蒸発器を用いて溶媒を除去し、無色透明の液体を得た。170℃においてKugelrohr蒸溜を15分間行い過剰のEPCを除去し、化合物()を淡黄色の高度に粘稠な液体として得た(1.54g,収率100%)、そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ1.24(t,J=7.20Hz,
9H),2.41〜2.54(m,18H),3.45(bs,12H),3.90〜4.04(m,6H),4.07〜4.16(m,3H),4.11(q,J=7.20Hz,6H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ13.79,43.52,46.96,53.28,61.54,62.15,65.54,150.11,155.94;
IR(ニート):νmax3344,2986,2934,2858,2806,1685,1465,1434,1388,1357,1383,1244,1173,1127,1096,1034,1004,881,835,768cm−1
MALDI−TOF:C335712;計算値771,実測値794[M+Na]amu。
スキーム7はこの反応を示す:
B.カルボキシレート保護基の加水分解およびイソシアヌレート・コアの分解
丸底フラスコにカルボキシレートで保護されたイソシアヌレート()(実施例7Aにより製造)を装入し、14mLのMeOH中に溶解した後、KOH水溶液(4.5gの90%KOHを9mLの水中に溶解した)を上記の溶液に機械的に撹拌しながら25℃で5分かけて加えた。フラスコを予備加熱した(85〜90℃)油浴中に入れ、終夜加熱した。TLC(3:1のDCM:MeOH)は、出発原料が存在しないことを示した(MeOH中50%NHOHの中でR=0.41の陽性ニンヒドリン試験)。回転蒸発器上でMeOHを除去し、水層をDCM(2x30mL)で抽出した。一緒にした抽出物をNaSO上で乾燥し、セライトのパッドを介して濾過し、回転蒸発器上で濃縮し、高真空下で乾燥し、透明な液体を得た。分析から、化合物()は保護基を失って所望の生成物()を与えるばかりでなく、加水分解段階の間に塩基により開環し分解生成物を与えることが見出された。MALDI−TOFから生成物()はマルティプリシティが2の尿素誘導体と同定され、これが主生成物であった。そのスペクトルは次の通り。
13C NMR(75MHz,CDOD):δ45.13,45.81,54.27,63.02,68.48,160.40;
IR(ニート):νmax3272,2929,2847,2811,1659,1567,1454,1367,1321,1270,1132,1065,1009,855,794,702cm−1
MALDI−TOF:C1532;計算値344,実測値367[M+Na]amu。
スキーム8はこの反応を示す:
実施例8:トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルとピペラジンとの反応
[(C)=TMPTGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=0.5]
攪拌棒を含む250mLの丸底フラスコに、17gのPIPZ(198ミリモル,5当量/エポキシド)(Aldrich)および50gのMeOHを機械的に撹拌しながら加えた。この混合物に、20gのMeOH中に含まれる4.0gのTMPTGE(13.2ミリモル,40ミリモルのエポキシド)を約5分かけて加えた。この混合物をN雰囲気下において50℃で20時間加熱した。この粗製混合物のTLC(MeOH中5%NHOH、過マンガン酸カリウムKMnO溶液を用いる着色)はエポキシドが存在しないことを示した。回転蒸発器で揮発性物質を蒸発させた。高真空で140℃において30分間混合物を加熱し、バルブ・ツー・バルブ蒸溜装置を使用し、得られた残留物からPIPZを蒸溜した。この混合物のTLC(MeOH中5%NHOH)は、混合物中にピペラジンが残留していることを示した。20gのMeOHおよび60gのトルエンを溶媒として用い、残留PIPZを共沸混合物として除去した。この手順を3回繰り返し、PIPZを含まない生成物を得た。25℃で一晩高真空で排気して所望の生成物(6.8g、収率92%)を得た。そのスペクトルは次の通り。
H NMR(500MHz,CDCl):δ0.84(t,J=7.5Hz,3H),1.40(qt,J=7.5Hz,2H),2.3〜2.5(bm,12H),2.7−3.0(bm,12H),3.3−3.5(m,5H),3.88(m,6H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ7.71,23.14,43.40,46.03,54.61,61.48,66.35,71.96,73.14;
MALDI−TOF:計算値560.4,実測値560[M]amu。
下記のスキーム9により上記の反応を示す:
実施例9:ブロックされたピペラジンを用いるテトラエピスルフィド分岐セルのキャッピング,コアG=0
[(C)=テトラチオラン;(IF1)=SH;(EX1)=EPC;(TF)=カルボキシレート;G=0.5]
EPC(0.91g,5.76ミリモル,1当量/エピスルフィド)および5mLのMeOHを攪拌棒が備えられた50mLの丸底フラスコ中にとり、4℃に冷却した。TES(0.610g,1.44ミリモル)(実施例Dにより製造)を5mLのクロロホルム中に溶解し(TESはMeOHに可溶ではない)、5分間かけて上記の攪拌溶液に滴下した。反応混合物を36時間攪拌した。回転蒸発器上で溶媒を蒸発させ、粗製反応混合物をシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーを介し、3:1の比率のDCMとMeOHを用いて精製し、純粋なテトラエステル()を得た。これは以下のスペクトルを有する:
H NMR(300MHz,CDCl):δ1.24(J=6.90Hz,12H),2.44(m,26H),2.61(4H,SH),3.22(五重線,J=6.00Hz,4H),3.44−3.59(m,30H),4.09(q,J=7.20Hz,8H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ13.79,37.53,43.64,53.08,61.54,62.08,69.39,74.42,76.10,155.95;
MALDI−TOF:C458412;計算値1057,実測値1079(MNa)amu。
下記のスキーム10によりこの反応を示す:
実施例10:ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルとエチル−N−ピペラジ
ンカルボキシレートとの反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=0.5]
A.EPCによるPETGEのキャッピング
EPC(6.32g,40ミリモル,1当量/エポキシド)および40mLのMeOHを100mLの丸底フラスコ中にとり、フラスコを機械的に攪拌した。PETGE(3.6g,10ミリモル)を10mLのMeOH中に溶解し、滴下濾斗を介して上記の溶液に20分間かけて滴下した。さらに2時間攪拌した後、TLC(3:1のDMC:MeOH)はPETGEが完全に消費されていることを示した(R=0.80、ヨウ素蒸気を用いて着色)。25℃で終夜攪拌を続け、回転蒸発器上で溶媒を蒸発させ、無色の液体を得た。残った微量のEPCを180℃で20分間Kugelrohr蒸溜を行って除去し、モノ保護された生成物を粘稠な液体として得た(9.47g、収率95%)。そのスペクトルは次の通りである。
H NMR(300MHz,CDOD):δ1.24(t,J=6.90Hz,12H),2.36〜2.55(m,24H),3.29〜3.49(m,36H),3.89;
13C NMR(75MHz,CDOD):δ13.80,43.50,45.80,53.42,61.31,61.53,67.55,70.15,74.30,155.95;
IR(ニート):νmax3446,2975,2863,2801,1695,1536,1456,1424,1378,1352,1244,1116,1034,876,830,758cm−1
MALDI−TOF:C458416;計算値993,実測値1017[M+Na]amu。
B.カルバメートで保護されたピペラジン表面の脱保護
モノ保護された生成物(実施例10Aにより製造)を250mLの丸底フラスコ中にとり、機械的に撹拌しながら85mLのMeOH中に溶解した。KOH溶液(28.2gのKOHを56.4mLの水中に溶解)を室温で上記の攪拌された溶液に加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、予備加熱された油浴中で85〜90℃に保った。反応の進行をTLCにより監視した。2時間後、TLCは3個のスポットを示し、加熱を終夜続けた。ニンヒドリン溶液に暴露すると、生成物はR=0.17の所でピンク色のスポットを示した。(MeOH中50%NHOH)。減圧下において回転蒸発器上で溶媒および水を除去し、粘稠な液体を得た。この液体を分液濾斗に移し、DCM(3x50mL)で抽出した。一緒にしたDCM層を硫酸ナトリウム上で乾燥し、セライト(高さ1cm)を介して濾過した。回転蒸発器上で溶媒を除去した。残った無色の粘稠な液体を高真空下で2時間乾燥し、所望の生成物を吸湿性の固体として得た(6.01g,収率90%)。そのスペクトルは次の通り。
H NMR(300MHz,CDOD):δ3.46(s,8H),3.39(d,J=2.10Hz,8H),2.84(t,J=4.80Hz,16H),2.51(bs,16H),2.41(d,J=3.90Hz,8H),2.40(s,4H,NH),2.37(s,4H,OH),3.89(七重線,J=4.80Hz,4H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ45.06,45.80,54.33,62.07,67.37,70.14,74.41;
IR(ニート):νmax3456,2936,2817,1595,1457,1319,1111,1005,859,732,697cm−1
MALDI−TOF:C3368;計算値704,実測値727[M+Na
,743[M+K]amu。
次のスキーム11により上記の反応を示す:
実施例11:エポキシドの開環を用いるアミノエチルピペラジンの保護
四官能性エポキシドのキャッピングに用いるアミノエチルピペラジンの保護:1個の第1級アミン
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=AEP;(TF)=第1級NH;G=0.5]
Dean−Starkトラップおよび凝縮器が備えられた250mLの丸底フラスコにおいて、4−メチル−2−ペンタノン(Aldrich)中にAEP(8.08g、0.0625モル)(Acros)を含む混合物をアルゴン雰囲気下で加熱還流させた。共沸混合物として理論量の水(1.12mL)が蒸溜した後、反応物を室温に冷却した。反応混合物(4mL)を25mLの丸底フラスコ中に入れ、4mLのMeOH中に含まれるPETGE(1.5当量の第2級アミン/エポキシド)(実施例Bで製造)を加えた。この混合物を60℃に終夜加熱した後、真空下で溶媒を除去した。残留物を20mLの2−プロパノールおよび3mLの水で処理した。次いでこの混合物を50℃に2.5時間加熱した後溶媒を除去し、生成物を黄色の油として得た。そのスペクトルは次の通り。
MALDI−TOF:877.759(MH),899.752(MNa),748.621(三置換生成物)amu。
次のスキーム12により上記の反応を示す:
実施例12:テトラエポキシドとアジリジンとの反応。:第2級アミンの反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(TF)=アジリジン;G=0.5]
2mLのMeOH中に2−メチルアジリジン(913mg、16ミリモル)(Aldrich)を含む溶液に、1mLのMeOH中にPETGE(360mg、1.0ミリモル)(実施例Bで製造)を加えた。この混合物を室温で一晩撹拌した.次に溶媒を除去して生成物を無色透明な油として得た(550mg、収率93%)。
MALDI−TOF:計算値588,実測値589.430(MH),611.422(MNa)amu。
次のスキーム13により上記反応を示す:
実施例13:ジ(2−アミドエチルピペラジン)−4’,4−ジチオブチルアミド(DMDTB)コア,N=2,N=3,G=0.5,ピペラジン表面のPEHAMデンドリマーの製造
[(C)=DMDTB;(EX1)=AEP;(IF1)=OH;(BR1)=PETGE;(EX2)=EPC;(TF)=カルボキシレート;G=0.5]
A.攪拌棒を含む25mLの丸底フラスコに、AEP(1.0g,7.75ミリモル,2当量/エステル)および5gのMeOHを加えた。この均一な混合物にDMDTB(500mg,1.88ミリモル,3.76ミリモルのエステル)を加えた。25℃において24時間後、この混合物のTLC(MeOH中10%NHOH)は、かなりの量のジエステルが残り、且ついくらかの生成物が生成したことを示した。65℃において16時間この混合物を加熱すると、ジエステルはTLCによる1個のスポットへと完全に変化したことを示した。この混合物を濃縮し、MeOH中5%のNHOHを用いてシリカゲルによりクロマトグラフィーにかけた。集められた生成物を含有する画分から揮発性物質をとばし、所望のジ(2−アミドエチルピペラジン)−4’,4−ジチオブチルアミド(840mg:収率97%)を得た。そのスペクトルは次の通り。
H NMR(500MHz,CDCl):δ2.04(t,J=7Hz,4H),2.32(t,J=7Hz,4H),2.38〜2.52(m,16H),2.74(t,J=7Hz,4H),2.89(t,J=7Hz,4H),3.34(dt,J=7Hz,4H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ24.79,34.60,35.81,37.98,45.97,54.20,57.22,172.06;
MALDI−TOF:計算値461,実測値460amu。
下記スキーム14は上記反応を示す。
B.攪拌棒を含む25mLの丸底フラスコに、PETGE(660mg,1.83ミリモル,3当量/NH)および2gのMeOHを加えた。この均一な混合物に、2gのMeOH中にジ(2−アミドエチルピペラジン)−4,4’−ジチオブチルアミド(140mg,0.3ミリモル)(実施例13Aで製造)を含む混合物を5分かけて滴下した。この混合物をN雰囲気下で密閉して25℃において24時間攪拌した。この混合物を、攪拌棒を含む25mLの丸底フラスコ中のEPC(1.8g,11.4ミリモル,1.6当量のエポキシド)の混合物に滴下した。得られたこの混合物をN雰囲気下で密閉して室温で24時間攪拌した。この混合物を回転蒸発器上で濃縮して3gの粗製材料を得た。この混合物のアリコート(900mg)をMeOH中に溶解して50%w/wの溶液を得、525mLの空隙容量を有するMeOH中のSephadex LH−20カラムに加えた。空隙容量の採取の後、それぞれ4mLの37個の画分を集めた。各画分のTLC(MeOH中30%NHOH)は、画分2〜10中に純粋な生成物が含有されることを示した。これらの画分を集め、回転蒸発器によりとばし、続いて高真空をかけ所望の生成物(172mg、収率98%)を得た。そのスペクトルは次の通り。
13C NMR(125MHz,CDCl):δ14.66,24.77,34.57,36.01,38.00,43.63,45.59,52.90,53.18,56.61,60.81,60.81,61.34,66.36,66.46,70.56,74.12,74.26,155.42,172.06;
MALDI−TOF:計算値2130,実測値1065(ジスルフィド結合の開裂から)。
下記のスキーム15により上記反応を示す。
実施例14:ペンタエリトリトールテトラ(2−ヒドロキシ−3−ピペラジン−N−エチルカルボキシレート)のアセチル化
[(C)=PETGE;(IF1)=アセチル;(EX1)=EPC(TF)=カルボキシレート;G=0.5]
攪拌棒を含む10mLの丸底フラスコに、ペンタエリトリトールテトラ(2−ヒドロキシ−3−ピペラジン−N−エチルカルボキシレート)(800mg,0.81ミリモル,3.2ミリモルのOH)(実施例10Aにより製造)、ジメチルアミノピリジン(23mg,0.19ミリモル,無水物に基づいて3モル%)(Acros)および6mLのDCMを加えた。4℃に冷却されたこの均一な混合物に、無水酢酸(550mg,5.4ミリモル,1.7当量/OH)を2〜3分かけて滴下した。この混合物をN雰囲気下で密閉して25℃において16時間攪拌した。この混合物を20mLの塩化メチレンで希釈し、飽和NaHCOで洗滌した(2x3mL)。有機層をNaSOで洗滌し、濾過し、揮発性物質をとばし、所望の生成物を得た(930mg:収率99%)。そのスペクトルは次の通り。
H NMR(500MHz,CDCl):δ1.25(t,J=7Hz,12H),2.06(s,9H),2.38〜2.43(m,8H),2.5〜2.7(m,16H),3.5〜4.0(m,8H),4.1〜4.5(m,16H),3.5〜3.7(m,8H),4.127(qt,J=7Hz,8H),5.12(pt,J=6.5Hz,4H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ14.67,21.23,39.01,43.74,45.77,53.34,58.52,61.29,70.04,71.41,155.45,170.25;
MALDI−TOF:計算値1160,実測値1160amu。
下記のスキーム16により上記反応を示す。
実施例15:ピペラジン表面をもつPETGEとアクリロキシメチルトリメチルシラン(AMTS)との反応。この実施例では生体適合性を有するホスフィン表面をもったPEHAMデンドリマーの製造法を説明する。
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(EX2)=アクリロキシメチル;(TF)=TMS;G=0.5]
撹拌棒を含んだ25mLの丸底フラスコにアクリロキシメチルトリメチルシラン(1.6g、10.2ミリモル、1.2当量/NH)および5gのMeOHを加えた。この混合物に25℃において4gのMeOHに含まれたピペラジン表面をもつPETGEデンドリマー(1.5g、2.1ミリモル、8.5ミリモルのNH)(実施例4Bで製造)を加えた。この混合物をNの保護雰囲気の中に密閉し25℃で24時間撹拌した。1Kの再生セルロース膜を含む接線流限外濾過装置を用い、MeOHの約5%溶液としてこの反応混合物を精製し、500mLの浸透物を得た(再循環約8回)。WhitmanのNo.1の濾紙を通して保持物からの揮発分を濾過し、回転蒸発器を用いて得られた濾液を凝縮させた後、高真空をかけ所望の生成物(2.7g、収率95%)を得た。そのスペクトルは次の通り。
13C NMR(125MHz,CDCl):δ−3.50,33.42,45.17,47.38,55.32,56.14,57.23,60.71,67.37,70.14,74.41,172.61;
MALDI−TOF MS:C6011612Si;計算値1337,実測値1338[M+1]amu。
下記のスキーム17により上記反応を示す。
実施例16:PETGEとメタ重亜硫酸ナトリウムとの反応。この実施例では抗微生物性のスルフォン酸表面をもつPEHAMデンドリマーの製造を説明する。
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(TF)=スルフォン酸;G=0.5]
撹拌棒を含んだ25mLの丸底フラスコに脱イオン水(15.0g)を加えた。この溶液に20分間Nガスを通してこの混合物から酸素を除去した。この溶液にメタ重亜硫酸ナトリウムNa(2.6g、13.7ミリモル、27.4ミリモルのNaHSO)を加え、得られた混合物を撹拌して均一にした。この混合物に2〜3分間に亙って1gのMeOH中に含まれるPETGE(1.0g、2.7ミリモル、11ミリモルのエポキシド)を加えた。N雰囲気下において25℃で24時間この混合物を迅速に撹拌した。この均一な混合物の揮発分を回転蒸発器により除去し、白色の固体を得た、高真空下においてさらに3時間30℃でこの固体を排気し、粗製の生成物(3.8g)を得た。この生成物を95%のEtOHと共に60℃で30分間撹拌した後、WhitmanTM No.1濾紙を通して濾過し、無色透明な溶液を得た。回転蒸発器で揮発分を除去した後、高真空下で乾燥し精製された生成物を得た(300.0mg、収率15%)。そのスペクトルは次の通り。
13C NMR(125MHz,DO):δ47.58,48.01,54.47,72.58,74.60.
下記スキーム18により上記反応を示す。
種々の表面をもったPEHAMの世代1および1.5(G=1およびG=1.5)
PIPZは(EX)としてカプセル化の研究に有利であることが見出だされており、従ってこれは後述の実施例で示されるように低世代のデンドリマーにカプセル化の性質を賦与するであろう。これらの実施例および種々のデンドロン(FF)構成部分により種々の(BR)および(EX)を例示する。
実施例17:エチレンジアミン、二官能性第1級アミンを用いる開環:3個のエポキシド
[(C)=EDA;(IF1)=OH;(BR1)=TMPTGE;(TF)=エポキシド;G=1]
12mLのMeOH中にトリグリシジルエーテル(1.81g、6ミリモル)を含む攪拌された溶液に、3mLのMeOH中のエチレンジアミン(0.06g、1ミリモル)を15分かけて滴下した。攪拌を室温で24時間続けた。MALDI−TOF質量分析は、微量のデンドリマーIV−aと一緒にデンドリマーIII−aを示した。全部で3日間攪拌を続けた。回転蒸発器上で減圧下において溶媒を蒸発させて無色透明の液体を得、それを高真空下で乾燥した。反応混合物全体を15mLの酢酸エチル中に溶解し、次に時々振りながら40mLのヘキサンを滴下した。この時間の間に沈澱の生成が観察された。フラスコを室温に2時間保ち、デカンテーションにより溶液を分離し、沈澱をヘキサンで洗滌して明黄色の固体を得た(0.716g、III−aおよびIV−aの比率が未知であるために%収率は計算できなかった)。III−aに関するスペクトルは次の通り:
13C NMR(75MHz,CDCl):δ7.92,14.36,22.87,23.07,31.80,43.60,44.32,51.22,71.81,72.19,73.87;
MALDI−TOF:C305612;計算値642,実測値666(MNa)amu。
次のスキーム19によりこの反応を示す:
実施例18:TMPTGEとアミノビス(メチルホスフォン酸)(IMPA)との反応。この実施例は生体適合性をもったフオスフォン酸の表面を有するPEHAMデンドリマーの製造を説明する。
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(BR1)=IMPA;(TF)=カルボキシレート;G=1.5]
撹拌棒を含む25mLの丸底フラスコにIMPA(1.0g、4.9ミリモル、2当量/エポキシド)(Aldrich)および15mLの脱イオン水を加えた。この均一な混合物に約10%のNaOHを加え、pH計で測定して溶液のpHを8に調節した。この均一な混合物に25℃においてニートの状態のTMPTGE(250mg、0.83ミリモル、2.5ミリモルのエポキシド)を加えた。この混合物をNの保護雰囲気の中で密閉して3日間25℃で撹拌した後、1Kの透析膜を用い約5%溶液として脱イオン水中で13、16、19および22時間目に透析液を4回変えて透析を行った。保持物の揮発分を回転蒸発器により除去した後、高真空をかけて所望の生成物を得た(290mg;収率33%)。そのスペクトルは次の通り。
13C NMR(125MHz,DO):δ9.63,25.05,45.91,47.76,50.22,51.24,54.56,56.97,57.96,61.27,67.25,74.27,74.68,75.95.
次のスキーム20により上記反応を示す。
実施例19:実施例1から得られた三官能性のピペラジン・コアへのアクリレート分岐セル試薬の付加:ポリ(エステルアミン)(TMPTA)コア
[(C)=TMPTA;(EX1)=PIPZ;(BR1)=TMPTA;(TF)=アクリレート;G=1]
攪拌棒を含む25mLの丸底フラスコに、6.4gのTMPTA(21.7ミリモル、2当量/NH)(Aldrich)および5gのMeOHを加えた。4℃に冷却されたこの混合物に、2gのMeOH中に含まれるピペラジニル表面をもつTMPTA2.0g(3.6ミリモル,10.8ミリモルのNH)(実施例1により製造)を約5分かけて加えた。この混合物を暗所で25℃において20時間攪拌した。この混合物をヘキサンで抽出し(3x30mL)、得られるMeOH層から回転蒸発器上で揮発性物質をとばした。高真空を用い30分間排気して4.9gの生成物を得た。そのスペクトルは次の通り:
この生成物に対する(TF)は表面上に6個のアクリレートを有している。
13C NMR(125MHz,CDCl):δ7.42,7.47,23.11,23.25,32.27,32.32,40.92,50.59,52.76,53.44,64.14,127.97,128.01,131.31,165.79,165.80,171.96,172.04;
MALDI−TOF:計算値1442,実測値1443amu。
次のスキーム21により上記反応を示す。
実施例20:ポリ(エステルアミン)デンドリマー、G=1を得るための、実施例19から得られるアクリレート表面をもったポリ(エステルアミン)コアのピペラジンによるキャッピング
[(C)=TMPTA;(FF)=Et;(EX1)=PIPZ;(BR1)=TMPTA;(EX2)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=1.5]
攪拌棒を含む250mLの丸底フラスコに、PIPZ(8.8g、102ミリモル,5当量/アクリレート)(Aldrich)および38gのMeOHを加えた。4℃に冷却されたこの混合物に、10gのMeOHに含まれるアクリレート表面をもったポリ(エステルアミン)コア,G=1(4.9g、3.4ミリモル,21ミリモルのアクリレート)(実施例19により製造)を加えた。この混合物を4℃において1時間、次いで25℃において1時間攪拌した。この混合物の揮発性物質を回転蒸発器により除去した。得られたこの粗製混合物から高真空においてピペラジンをバルブ・ツー・バルブ蒸溜し、所望の粗製物(5.5g)を得た。この材料の1gを、MeOH中で1K再生セルロース膜を用いて透析し、透析液を4回交換し、揮発性物質を排気して精製物(400mg)を得た。この材料のPAGEは、G=1、トリス−ヒドロキシル表面をもつPAMAMデンドリマーに対応する緻密なバンドを示した。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ0.89(bt,12H),1.47(bqt,8H),2.3〜2.6(bm,72H),2.65(t,J=7Hz,24H),2.86(t,J=7Hz,24H),4.04(s,24H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ7.41,7.42,22.54,22.78,32.25,32.33,40.85,40.91,45.92,52.65,52.82,53.45,54.09,54.14,54.19,63.60,64.16,171.99,172.08,172.40,172.50,172.88。
次の反応スキーム22は上記の反応のこの段階を示す:
実施例21:三官能性ピペラジン・コアへの三官能性エポキシド分岐セルTMPTGEの付加
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=TMPTGE;(TF)=OMe;G=1]
攪拌棒を含む100mLの丸底フラスコに、TMPTGE(4.4g、14.6ミリモル,3.9当量/NH)(Aldrich)および20mLのMeOHを加えた。この混合物に、10mLのMeOH中に含まれるトリメチロールプロパントリス(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)(700mg、1.25ミリモル,3.75ミリモルのNH)(実施例2により製造)を加えた。この混合物をN雰囲気下において50℃で3日間加熱した。回転蒸発器および高真空により揮発性物質を除去して粗製材料(6.3g)を得た。600mgのアリコートをMeOH中でSephadexTM LH−20により精製した。画分1〜14を集め、揮発性物質をとばしての精製された生成物を得た(220mg、収率92%)。13CおよびH NMR分光法による分析は、生成物がMeOHで開環したエポキシドを有する所望の生成物であることを示した。この材料のPAGEは、G=1,[EDAコア],TRIS末端PAMAMデンドリマーに対応する緻密なバンドを示した。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ0.84(bs,12H),1.38(bs,8H),2.3〜2.9(m,12H),3.37(s,18H),3.4〜3.7(bm,48H),3.93(bs,18H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ8.13,23.95,44.62,54.12,59.49,61.23,62.28,65.83,68.20,68.94,70.49,71.89,72.68,73.88,75.15,75.40,80.20。
次の反応スキーム23は上記の反応のこの段階を示す:
実施例22:三官能性ピペラジン・コアへの三官能基性エポキシド分岐セルを付加した後のピペラジンを用いるキャッピング
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=TMPTGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=1.5]
攪拌棒を含む25mLの丸底フラスコに、TMPTGE(873mg、2.9ミリモル、3当量/エポキシド)および5gのMeOHを加えた。この混合物を均一にし、4℃に冷却した。この混合物に、3gのMeOH中のトリメチロールプロパントリス(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)(180mg、0.32ミリモル、0.96ミリモルのNH)(実施例2により製造)を5分かけて加えた。25℃において1時間後、この反応混合物のTLC(MeOH中30%NHOH)は、R=0.9における過剰のエポキシドと共にベースラインからR=約0.6の所で縞を示した。25℃において8時間後、この混合物のTLCは出発原料のアミンが残留していないことを示し(ベースラインのスポットなし)、R=0.9における1対のスポットを示した。この反応混合物を10分かけて28gのMeOH中のPIPZ(14.5g、168ミリモル,20当量/エポキシド)に加えた。この混合物を25℃で24時間攪拌した。回転蒸発器上で揮発性物質を除去し、白色の固体を得た。高真空で160℃において30分間バルブ・ツー・バルブ蒸溜を行い過剰のPIPZを除去し、無色透明の材料を得た(2.2g)。この材料をMeOH中5%w/wの溶液として、1K再生セルロース膜を用いMeOHを3回交換し(それぞれ4L)24時間かけて透析し、次いで回転蒸発により蒸発させて所望の生成物を得た(508mg、収率80%)。この材料のPAGEは、G=1[EDAコア],TRIS末端PAMAMデンドリマーに対応する緻密なバンドを示した。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDOD):δ0.86(t,J=7Hz,12H),1.41(q,J=7Hz,8H),2.34(m,60H),2.84(m,12
H),3.34(bs,12H),3.36(bs,6H),3.37(bs,6H),3.89(bs,12H);
13C NMR(125MHz,CDOD):δ8.04,8.07,23.91,44.59,46.21,49.82,54.61,55.49,62.66,63.28,68.49,68.67,72.68,75.43。
次のスキーム24は上記の反応を示す:
実施例23:分岐セルをその場でつくるための二官能性試薬を使用するPEHAMデンドリマーの合成
A.ジヒドロキシルアミノ分岐セル試薬を用いる開環:トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルおよびジエタノールアミンからのヒドロキシル末端PEHAMデンドリマー(G=1)
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(BR1)=DEA;(TF)=OH;G=1]
DEA(II)(7.82g,74.47ミリモル)(Aldrich)および120mLの乾燥MeOH(Aldrich)を、両方ともこれ以上精製せずに、オーブンで乾燥した250mLの一つ口丸底フラスコ中に入れた。フラスコに攪拌棒およびセプタムを取り付けた。TMPTGE()(5g,16.55ミリモル)を40mLの乾燥MeOH中に溶解し、上記の攪拌された溶液に均圧化濾斗を介し室温で1時間かけて滴下した。濾斗を還流冷却器で置き換え、N雰囲気下で60℃において60時間加熱した。減圧下において回転蒸発器を用いて溶媒を除去し、無色透明な液体を得た。反応混合物全体を100mLの一つ口丸底フラスコに移した。減圧下で180〜190℃においてKugelrohr蒸溜により過剰のDEA(II)を分離した。生成物(III)(9.76g;収率95.53%)は透明な粘稠な液体として回収された。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ0.87(t,J=7.50Hz,3H,CH),1.43(q,CH,J=7.20Hz,2H),2.52〜2.79(m,18H),3.32(s,3H,3xOH),3.50(s,6H),3.40(d,J=5.10Hz,6H),3.54〜3.67(m,12H),3.93(七重線,J=5.10Hz,3H),4.85(s,6H,6xOH);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ6.93,22.76,43.43,57.42,58.51,59.47,68.32,71.56,73.72;
IR(ニート):νmax3354,2939,2817,1454,1408,1367、1321,1280,1111,1081,1070,871,778cm−1
MALDI−TOF MS:C275912;計算値617,実測値641(MNa)amu。
次のスキーム25はこの反応を示す:
B.ジエステルアミノ分岐セル試薬前駆体を用いる開環:トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE)およびジエチルイミノジアセテート(DEIDA)からのエステル末端PEHAMデンドリマー,G=1
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(TF)=エチルエステル;G=1.5]
DEIDA(II)(14.07g,74.47ミリモル)(Aldrich)および120mLの乾燥MeOHを、オーブンで乾燥した250mLの一つ口丸底フラスコ中に入れた。フラスコに攪拌棒およびセプタム取り付けた。TMPTGE()(5.0g,16.55ミリモル)(Aldrich)を40mLの乾燥MeOH中に溶解し、次いで上記の攪拌された溶液に均圧化濾斗を介して室温で1時間かけて滴下した。濾斗を還流冷却器で置き換え、フラスコをN雰囲気下で60℃で60時間加熱した。減圧下において回転蒸発器上で溶媒を除去し無色透明な液体を得た。反応混合物全体を100mLの一つ口丸底フラスコに移した。減圧下で150〜160℃において、Kugelrohr蒸溜により過剰のDEIDIA(II)を蒸溜した。蒸溜されない材料(III)(12.59g;収率87.55%)は淡黄色の粘稠な液体として回収された。この化合物(III)はエチルアルコール中で0℃において保存する。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ4.65(六重線,J=4.20Hz,3H),4.16(m,12H),3.59(s,12H),3.36(s,6H),3.30(s,6H),3.05(dd,J=3.60Hz,3H),2.95(dd,J=3.90Hz,2H),2.81(dt,J=1.80Hzおよび9.90Hz,3H),2.67(dd,J=8.40および8.10Hz,2H),1.37(q,J=7.50Hz,2H),1.26(t,J=7.20Hz,6H,2xCH),1.25(J=7.20Hz,12H,6xCH),0.85(t,J=7.50Hz,3H,CH);
13C NMR:(75MHz,CDOD):δ6.81,13.36,13.40,22.66,43.48,49.85,53.62,55.76,56.21,58.00,60.55,60.68,68.72,71.17,71.33,71.50,73.40,78.43,78.48,168.67,170.25,172.31;
IR(ニート):νmax2980,2934,2904,2868,1741,1460,1408,1378,1342,1250,1198,1111,1065,1024,983,927,860,784cm−1
MALDI−TOF MS:C397118;計算値869,実測値893(MNa)および847,801,779,775amu(この質量スペクトルはOC基の脱離に関する典型的なフラグメンテーション・パターンを示す。)
次のスキーム26はこの反応を示す:
C.G=1のヘキサミン・デンドリマーを得るためのEDAを用いるエステル末端PEHAM樹枝状ポリマー、G=1のアミド化
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(EX1)=EDA;(TF)=第1級NH;G=1]
EDA(180mL,MeOH中77%,200モル当量/エステル)を500mLの一つ口丸底フラスコに加えた。フラスコをNガスでフラッシングし、攪拌棒、均圧化濾斗を取り付け、氷浴で0℃に冷却した。ヘキサエチルエステル末端のデンドリマー(III−g)(0.869g,10mLのMeOH中1ミリモル)(実施例23Bで製造)を20分かけて加えた。丸底フラスコから均圧化濾斗を除去し、セプタムで密閉した後、4℃で40時間保存した。フラスコが室温に温まるままにし、過剰のEDAおよびMeOHを回転蒸発器上で除去して無色透明の液体、ヘキサ−アミノ末端(G=1)デンドリマー()を得、これをさらに高真空下で乾燥した。MeOHおよびトルエンを用いる共沸蒸溜により残留EDAを分離し、所望の生成物(0.95g;収率>99%)を得た。デンドリマー()に関するスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ0.8〜0.9(t,J=Hz,3H),1.30〜1.42(q,J=Hz,2H),1.94(s,3H,3OH),2.64〜2.80(m,24H),3.26〜3.40(m,30H),3.82(m,3H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ6.70,6.95,21.42,
40.77,40.81,41.70,41.94,43.41,43.71,59.41,59.59,68.05,71.58,73.79,172.86;
IR(ニート):νmax3290,3068,2930,2863,1659,1542,1437,1360,1292,1110,919,603cm−1
MALDI−TOF MS:C39831512;計算値945,実測値977(MNa)amu。
次のスキーム27はこの反応を示す:
実施例24:前以てつくられたトリス(ヒドロキシメチルアミン)(TRIS)分岐セル試薬を用いる開環:TMPTGEおよびTRISからのノナ−ヒドロキシル表面デンドリマー,G=1
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(BR1)=TRIS;(TF)=OH;G=1]
TMPTGE()(2.66g,8.8ミリモル)および50mLのMeOHを、オーブンで乾燥した100mLの一つ口丸底フラスコ中に入れた。フラスコに攪拌棒および栓を取り付けた。TRIS(II)(4.79g,39.6ミリモル)(Fisher Scientific Company)を、上記の攪拌された反応混合物に室温で一度に加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、N雰囲気下において60℃で60時間加熱した。約15分加熱した後、TRISは完全に溶解する。反応混合物を室温に冷却し、500mLの三角フラスコに移し、次いでクロロホルムの最初の120mLを加えた後、スパチュラで絶えず攪拌しながら300mLのヘキサンをゆっくり加えた。ヘキサンの添加の間に白色の沈澱の生成が観察された。混合物を再度十分に混合し、室温で終夜放置した。フラスコの壁および底に固体のフレークとして沈澱が観察された。溶液を穏やかに混合し、固体をガラスから分離させた後、ブフナー濾斗を介して混合物を濾過し所望の生成物を得た(1.7g)。固体の分離後も、フラスコの底の上に無色のペーストが残った。このペーストの重量は5.2gであった(Hおよび13C NMRは、微量のTRISと共にデンドリマー(III)に関するシグナルを示した)。ペーストを5mLのMeOHに溶解した後、フラスコをMeOHですすいだ(2×2mL)。MeOH溶液をSepadexTM LH−20のカラムの中に装入した。600mLのメタノールを溶離させた後、15mLのアリコートで画分を集めた。所望のデンドリマーは画分18〜47において見出され、TRISは画分48−58において見出された。18〜47の画分を混合し、減圧下において回転蒸発器上で溶媒を蒸発させ、吸湿性の固体の(G=1)PEHAMデンドリマー(III)を得た(4.2g;71.82%)。画分48−58から溶媒を蒸発させるとTRIS(II)(0.592g)が無色の固体として得られた。IIIのスペクトルは次の通り;
H NMR(300MHz,CDOD):δ0.86(t,J=7.20Hz,3H),1.42(q,J=6.90Hz,2H),2.64(dd,J=7.80および8.10Hz,3H),2.78(dd,J=3.60および3.60Hz,3H),3.34(s,6H),3.35(s,6H),3.41(d,5.10Hz,6H),3.48(s,1H,OH),3.50(s,1H,OH),3.53(d,J=3.00Hz,12H),3.58(s,1H,OH),3.67(bt,J=3.00Hz,3H,3xNH),3.79(六重線,J=3.60Hz,3H),4.81(s,9H,9xOH);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ6.91,22.72,43.41,44.34,59.83,61.49,70.07,71.57,74.27;
IR(ニート):νmax3354,2919,2873,1460,1424,1408,1367,1296,1234,1106,1029,866,773cm−1
MALDI−TOF MS:C275915;計算値665,実測値689(MNa)amu。
次のスキーム28はこの反応を示す:
実施例25:四官能性ピペラジンのコア(G=0)への四官能性エポキシド分岐セル試薬の付加およびピペラジンのキャッピング:PEHAMデンドリマー、G=1.5
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(TF)=第2級アミン;G=1.5]
攪拌棒を含む25mLの丸底フラスコに、8mLのメタノール中のPETGE(2.45g、6.8ミリモル,5.44当量/NH)(実施例Aにより製造)を加えた。3mLのMeOH中に含まれるペンタエリトリトールテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)(200mg、0.31ミリモル,1.25ミリモルのNH)(実施例3により製造)の溶液を、この混合物に約5分かけて滴下した。この混合物をN雰囲気下において25℃で8.5時間攪拌した。攪拌棒、PIPZ(35.0g、406ミリモル,15当量/エポキシド)および70gのMeOHを含有する250mLの丸底フラスコに、この混合物を約5分かけて滴下した。得られたこの混合物をN雰囲気下において25℃で18時間攪拌した。回転蒸発器を用いてこの混合物から揮発性物質を除去し、白色の固体残留物を得た。高真空下で140℃のポット温度においてバルブ・ツー・バルブKugelrohr蒸溜を用い、ポット中の残留物がフラスコの内部上で透明な均一のフィルムとなるまで、粗製反応材料から過剰のPIPZを除去した。この粗製残留物の重量は5.0gであった。
この材料を100mLのMeOH中に溶解し、1Kの再生セルロース膜中に置き、2Lの容器中で48時間、透析液を4回交換して透析した。TLC(MeOH中30%NHOH)は、若干の低分子量材料が混合物中に存在することを示した。保持物から揮発性物質を除去し、粗製物(1.3g、理論値:992mg)を得た。従って材料をさらに24時間透析した。この材料のTLCは、低分子量残留物がほとんど完全に除去されていることを示した。保持物から揮発性物質をとばし、精製された生成物(900mg)を得た。すべての低分子量不純物を完全に除去するために、生成物を脱イオン水中で24時間さらに透析して純粋な生成物(360mg、収率36%)を得た。保持物のTLCは、低分子量残留物が完全に除去されたことを示す1個のスポットを示した。揮発性物質がとばされた水性透析液のTLCは、かなりの量の生成物が低分子量の不純物と一緒に膜を介して移動したことを示した(520mg、収率約45%)。そのスペクトルは次の通り。
H NMR(500MHz,CDOD):δ2.3〜2.7(m,21H),2.7〜2.8(bt,43H),3.34(s,H),3.38(s,H),3.45(bt,43H),3.89(bm,22H);
13C NMR(125MHz,CDOD):δ46.21,46.78,46.92,54.61,55.46,62.58,63.19,68.55,68.65,71.27,75.54,
MALDI−TOF:計算値3180,実測値3143amu。
次のスキーム29はこの反応を示す。
実施例26:ピペラジンに対する四官能性エポキシド分岐セル試薬の付加
A.官能基性G=0のモノ保護ピペラジンのキャッピング:ポリ(エーテルヒドロキシアミン)デンドリマー(G=1.5)
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH
;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=ピペラジンカルボキシレート;(TF)=カルボキシレート;G=1.5]
PETGE()(5.05g,14.04ミリモル)(実施例Bにより製造)および35mLのMeOHを100mLの丸底フラスコ中にとり、攪拌棒を取り付けた。氷浴を用いてフラスコを4℃に冷却した。デンドリマー(G=0)(1.65g,2.34ミリモル)(実施例4Bにより製造)を10mLのMeOH中に溶解し、滴下濾斗を介し上記の攪拌された溶液中に20分間かけて滴下した。氷浴を除去し、反応混合物を室温で20時間攪拌した。MALDI−TOFは、ビス−、トリ−およびテトラ−付加生成物に対するシグナルを示した。この反応混合物を室温で2日間攪拌した。次いで温度を25℃に維持しながら、上記の反応混合物に対してUK(1K)を行い、過剰のPETGEを除去した。6回再循環させた後(6x120mL)のTLCは、保持物と一緒には微量のPETGEしか残っていないことを示した。保持物を250mLの丸底フラスコ中に移し、EPC(1.5当量/エポキシド)でクェンチングした。減圧下において回転蒸発器上で、最少の熱(45℃)を用い反応混合物を50mLに濃縮した。反応混合物を室温で終夜攪拌した。室温においてUF(1K)により過剰のEPCを除去した(6x120mL)。減圧下において回転蒸発器上で保持物から溶媒を除去し、残留物を高真空下で乾燥し、吸湿性の固体を得た(5.2g)。
B.キャッピングされたカルボエトキシ基の脱保護:KOHを用いるエステル表面(G=1)デンドリマーの加水分解
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=1.5]
エステル表面デンドリマー(5.2g)(実施例26Aにより製造)を250mLの丸底フラスコ中にとり、47mLのMeOH中に溶解した。フラスコに攪拌棒を取り付けた。KOH(15.6g)を31mLの水中に溶解し、上記の攪拌溶液中に室温で5分間に亙り加えた。フラスコを予備加熱した油浴(85〜90℃)中に保持し、22時間加熱した。この時点においてTLCはエステル表面デンドリマー(G=0)が残っていないことを示した。回転蒸発器上で過剰のMeOHを除去し、水相をDCMで抽出した(3x150mL)。一緒にした濾液をNaSO上で乾燥し、セライトのベッドを介して濾過した。セライトをDCMで十分に洗滌し、回転蒸発器上で溶媒を蒸発させ、吸湿性の固体を得た。次いでこれを高真空下で乾燥してPIPZ表面のデンドリマー()(1.7g;収率27%)を得た。第2の実験においては、6NのHClを用いて反応混合物を酸性化し、次いでKClを濾過し、1Kを通すUKを行うことにより上記の作業手順を改善した。これによって収率が>90%に増加した。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.37〜2.46(m,H),2.51(bs,H),2.59(bs,H),2.84(t,J=3.90Hz,H);3.30(m,H),3.35(bs,H),3.45(bs,H),3.83〜3.90(五重線,J=5.40Hz,20H);
13C NMR(75MHz,CDOD+DO(2滴):δ44.97,45.79,53.40,54.29,58.37,61.43,62.06,67.34,67.54,69.20,70.11,72.83,74.16,74.43;
IR(ニート):νmax3385,2939,2873,2811,1649,1634,1454,1367,1321,1301,1111,1009,963,860,830,789cm−1
MALDI−TOF:1493003240;計算値3180,実測値3202.4(MNa)amu。
次のスキーム30で上記の反応を示す:
実施例27:ジエチレントリアミンの第1級アミンの保護および四官能性エポキシドのキャッピングのための第2級アミンの使用:2個の第1級アミンの場合
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=DIA;(TF)=第1級アミン;G=1]
DETA(6.563g,63.6ミリモル)(Acros)および125mLの4−メチル−2−ペンタノン(Aldrich)を、Dean−Starkトラップが備えられた250mLの丸底フラスコ中に入れ、アルゴン雰囲気下で140℃に加熱した。理論量の水(2.2mL)が共沸して出た後、反応物を室温に冷却した。混合物の重量は77.37gであり、63.6ミリモルの第2級アミンを含んでいた。この混合物(12.16g)を50mLの丸底フラスコに移した。回転蒸発器により溶媒を除去して油を得た。この油に5.5mLの乾燥MeOH中に含まれるPETGE(360mg、1.0ミリモル)(実施例Bにより製造)の溶液を加えた。反応物を75℃に23時間加熱した。溶媒を除去し、残留物に25mLの2−プロパノールおよび3.0mLの水を加えた。混合物を50℃に2時間加熱した。回転蒸発器を用いて溶媒を除去した。Kugelrohr蒸溜(150℃)により過剰のDETAを除去し、生成物をわずかに黄色の粘着性の油として得た。それは以下のスペクトルを有する:
MALDI−TOF:計算値773,実測値795.784(MNa)amu。
次のスキーム31でこの上記の反応を示す:
実施例28:エポキシ開環反応/試薬とMichaelの付加反応/試薬との組み合わせ
テトラエポキシドとBAAとの反応:表面のアリル化
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=BAA;(TF)=アリル;G=1]
4mLのMeOH中にジアリルアミン(816mg、8.40ミリモル)(aldrich)を含む溶液に、1mLのメタノール中にPETGE(360mg、1.0ミリモル)(実施例Bにより製造)を含む溶液を加えた。この混合物を60℃に64時間加熱した。次いで溶媒を除去して生成物を無色透明の油として得た(657mg,収率89%)。これは以下のスペクトルを有する:
H NMR(500MHz,CDCl):δ2.47(m,8H),3.06(q,8H),3.21(q,8H),3.39(m,20H),3.83(4H),5.15(m,16H),5.81(m,8H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ45.54,55.63,56.86,66.75,70.54,74.11,117.73,135.12,
MALDI−TOF:計算値748;,実測値749.588(MH),771.583(MNa)amu。
次のスキーム32はこの反応を示す:
実施例29:種々のアミンと反応したポリ(エポキシド)のフェニル含有グリシジルエーテルの種類
トリフェニルメタントリグリシジルエーテル(TPMTGE)(I−d)とトリス(ヒドロキシメチル)メチルアミン(TRIS)(II−e)との反応
[(C)=TPMTGE;(FF)=H;(IF1)=OH;(BR1)=TRIS;(TF)=OH;G=1]
TMPTGE(I−d)(0.46g,1ミリモル)(Aldrich)および30mLのMeOHを100mLの一つ口丸底フラスコ中に入れた。TRIS(0.726g,6ミリモル)(Aldrich)を上記の反応混合物に一度に加えた。最初、これらの2つの出発原料は完全には可溶ではなかったが、約10〜15分加熱した後には溶解するであろう。60℃で終夜加熱を続けた。TLCは、その時間の間に原料のグリシジルエーテルが完全に消費したことを示した。回転蒸発器上で溶媒を除去し、無色の固体を得た。反応混合物全体を高温条件下で溶媒混合物(CHClおよびCHOH,60mL,3:1v/v)中に溶解し(加熱銃を用いる加熱により)、次いで室温に冷却し、ヘキサンを加えて沈澱を生成させた。ブフナー濾斗を介して固体を濾過し、過剰のTRISを除去した。濾液を蒸発させヒドロキシル末端(G=1)デンドリマー(III−e)(収量,0.815g,99%)を得た。これは以下のスペクトルを有する:
H NMR(300MHz,DMSO−d6):δ1.28〜1.171(t,J=6.00Hz,3H),1.48(bs,9H),2.47(s,3H),3.77〜3.84(m,6H),4.22(m,18H),4.98(bs,3H),5.72(s,1H),6.62〜6.88(m,8H),6.92(m,4H);
13C NMR(75MHz,DMSO−d):δ44.72,55.59,60.08,61.64,69.86,71.31,114.74,114.87,128.02,130.48,137.17,157.51;
MALDI−TOF:C406115;計算値823,実測値847(MNa)amu。
スキーム33はこの反応を示す:
実施例30:TPMTGEとジエタノールアミン(DEA)との反応
[(C)=TPMTGE;(FF)=H;(IF1)=OH;(BR1)=DEA;(TF)=OH;G=1]
TPMTGE(I−d)(0.92g,2ミリモル)および30mLのMeOHを100mLの丸底フラスコ中に入れ、続いて10mLのメタノール中にDEA(0.785g、7.5ミリモル)を含む溶液を加えた。フラスコに攪拌棒および還流冷却器を取り付け、次いで60℃で加熱した。TLCにより反応の進行を監視した。3時間後、TLCは若干量の未反応トリグリシジルエーテルを示した。加熱を同温度で終夜続けた。この時点においてMALDI−TOF質量分析による分析は、デンドリマー(III−f)に対する分子イオンピークを示した。次いで減圧下において回転蒸発器上で溶媒を除去し、透明な液体を得た。反応混合物全体(1.75g)を10mLのMeOH中に溶解した後、時々振りながら50mLの酢酸エチルを加えた。酢酸エチルの添加の間に無色の沈澱の生成が観察された。フラスコを室温で2時間放置した。2時間後、フラスコの底において油の分離が観察された。次いでデカンテーションにより混合物を分離し、油を酢酸エチルで洗滌した(2x1mL)。高真空下における乾燥により油を固化させて固体(1.24g)を得た。13C NMRによる分析は、過剰のDEAが分離したことを示し、スペクトルデータはデンドリマー(III)と一致した。回転蒸発器上で溶液を濃縮すると、無色透明の液体(0.522g)が得られ、これは生成物(III−f)とDEAの混合物であった。III−fに対するスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.92〜2.58(m,6H),2.60〜2.77(m,12H),3.29〜3.31(五重線,J=1.50Hz,3H),3.46〜3.67(m,6H),3.57〜3.67(m,6H),3.80〜4.00(m,10H),4.84(s,6H),6.02−6.86(m,6H),6.90〜6.97(m,4H),7.08〜7.20(m,2H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ57.51,58.28,59.64,67.97,68.13,70.23,114.12,130.10,137.27,157.52;
MALDI−TOF:C406112;計算値775,実測値799(MNa)amu。
スキーム34はこの反応を示す:
実施例31:TPMTGEとジエチルイミノジアセテート(DEIDA)との反応
[(C)=TPMTGE;(FF)=H;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(TF)=エチルエステル;G=1.5]
TPMTGE(I−d)(0.92g,2ミリモル)および30mLのMeOHを100mLの丸底フラスコ中に入れ、続いて10mLのMeOH中のDEIDA(1.42g、7.5ミリモル)(Aldrich)の溶液を一度に加えた。フラスコに攪拌棒及び還流コンデンサーを取り付け、60℃で終夜加熱した。MALDI−TOF質量分析によりデンドリマー(III−g)に関するピークが示された。加熱を24時間続け、減圧下において回転蒸発器上で溶媒を除去した。反応混合物全体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た(高さ22cmx幅3cm)。最初に30%酢酸エチル/ヘキサンを用いて過剰のDEIDAを溶離させ、続いて5%MeOH/CHClを用いて生成物(III−g)(1.93g;収率93.91%)を溶離させた。III−gに関するスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDCl):δ1.26(t,J=6.90Hz,18H),3.34〜3.55(m,12H),3.61(s,3H),3.65〜3.79(m,6H),3.88〜4.04(m,9H),4.13〜4.22(m,13H),6.71〜6.35(m,6H),6.89〜6.99(m,6H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ14.44,48.91,50.09,50.26,50.36,51.05,52.11,54.38,56.34,57.03,58.28,58.74,61.16,67.44,69.85,77.05,111.45,114.44,120.69,127.79,130.21,130.40,130.48,130.55,157.30,169.61,172.18,172.59;
MALDI−TOF:C527315;計算値1027,実測値1050(MNa)amu。
次のスキーム35はこの反応を示す:
実施例32:エステル末端,G=1,デンドリマーからのヘキサアミン末端,G=1,デンドリマーの合成
[(C)=TPMTGE;(FF)=H;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(EX1)=EDA;(TF)=第1級NH;G=1]
EDA(168.3g,2.244ミリモル)を、オーブンで乾燥しれた500mLの丸底フラスコに入れ、攪拌棒を取り付け、氷浴で0℃に冷却した。エステル末端(G=1)デンドリマー(III−g)(1.93g,1.87ミリモル)(実施例31により製造)を10mLのMeOH中にとり、上記の攪拌している冷却溶液に均圧化濾斗を介し15分かけて加えた。フラスコをNガスでフラッシングし、セプタムで密閉した。反応混合物をその温度で1時間攪拌し、0℃で2日間保存した。反応混合物を室温で1時間攪拌した。MALDI−TOF質量分析により試料を分析し、ヘキサアミン表面(G=1)デンドリマー(IV−d)に関する分子イオンピークが示された。減圧下において回転蒸発器上で過剰のEDAを除去し、淡黄色の液体を得た。共沸混合物をつくらせて残ったEDAを除去するために、反応混合物全体を30mLのMeOH中に溶解し、70mLのトルエンを加えた。この過程を3回繰り返し、混合物を高真空下で乾燥し、淡黄色の吸湿性の固体を得た(2.07g;収率99%)。分析データ(IR,H及び13C)は、ヘキサアミン末端(G=1)デンドリマー(IV−d)と一致した。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.68〜2.84(m,12H),2.84〜2.90(m,3H),3.11〜3.18(m,6H,NH),3.22〜3.30(m,18H),3.31〜3.35(m,12H),3.80〜4.14(m,10H),4.82(s,12H,NH2),6.58〜6.98(m,12H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ40.74,41.58,51.99,59.20,59.52,67.69,70.30,114.13,127.57,130.14,136.77,137.35,157.43,172.74,172.89;
IR(ニート):νmax3303(br),2933,2863,1652,1543,1508,1451,1242,1176,1109,1033,968,829,757cm−1
MALDI−TOF:C52551512;計算値1111,実測値1134(MNa)amu。
スキーム36はこの反応を示す:
実施例33:ビス(4−グリシジルオキシフェニル)メタン(BGPM)とトリス(ヒドロキシメチル)メチルアミン(TRIS)との反応
[(C)=BGPM;(IF1)=OH;(BR1)=TRIS;(TF)=OH;G=1]
BGPM(I−c)(0.624g,2.0ミリモル)および20mLのMeOHを100mLの一つ口丸底フラスコ中に入れた。上記の反応物にTRIS(0.605g,5.0ミリモル)を一度に加えた。50℃で5〜10分間攪拌した後、両方の出発材料は完全に溶解した。50℃で加熱を42時間続けた後、TLCはBGPM(I−c)が完全に消費されたことを示したが、攪拌をさらに6時間続けた。回転蒸発器上で溶媒を除去し、無色の固体を得た。粗製反応混合物全体を加熱銃を用いて加熱しながら60mLのCHClおよび15mLのMeOH中に溶解し、次いで室温まで冷却するに任せた後、30mLのヘキサンを加えると、ヘキサンの添加中に沈澱が生成した。フラスコを机上に保ち、固体を濾別した。溶液を濃縮し吸湿性の固体(III−e)(1.044g,収率94%)を得た。これは次のスペクトルを有する:
MALDI−TOF:C274210;計算値554.63,実測値578.608(MNa)amu。
スキーム37はこの反応を示す:
実施例34:ビス(4−グリシジルオキシフェニル)メタン(BGPM)とジエチルイミノジアセテート(DEIDA)との反応
[(C)=BGPM;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(TF)=エチルエステル;G=1.5]
BGPM(I−c)(1.25g,4.0ミリモル)(Aldrich)および30mLのMeOHを、攪拌棒が備えられた100mLの丸底フラスコ中に入れた。ジエチルイミノジアセテート(1.965g,10.4ミリモル)(Aldrich)を10mLのMeOH中に溶解し、上記の反応混合物に一度に加えた。フラスコに還流コンデンサーを取り付け、60℃で36時間加熱した。終夜加熱した後、MALDI−TOF質量分析法により、ビス−およびモノ−付加生成物に対するピークが示された。TLCも対応する2個のスポットを示した。その温度で加熱を36時間続け、TLCのスポットは1個だけになった。回転蒸発器上で溶媒を除去し、透明な液体を得た。反応混合物をシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーにかけた(高さ22cm×幅3cm)。最初にヘキサン中の40%酢酸エチルを用いて過剰のDEIDA(0.447g,回収率98%)を溶離させ、続いてクロロホルム中の5%MeOHを用いてテトラエステル表面(G=1)デンドリマー(III−g)(2.57g,収率93%)を溶離させた。それは以下のスペクトルを有する:
H NMR(300MHz,CDCl):δ1.20〜1.30(m,12H),2.60〜2.74(m,2H),3.13〜3.24(m,2H),3.34(s,2H),3.45〜3.72(m,8H),3.80〜4.00(m,6H),4.07〜4.22(m,8H),4.75〜4.83(m,2H),6.76〜6.84(m,4H),7.01〜7.09(m,4H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ14.43,35.59,35.72,40.31,50.36,52.09,54.39,56.36,57.03,58.74,61.15,67.45,67.61,69.77,69.90,77.07,111.35,111.50,114.58,114.70,120.96,121.49,127.65,127.84,129.76,129.93,130.02,130.09,130.57,131.09,130.57,131.01,134.16,156.50,157.27,166.97,169.61,172.16;
MALDI−TOF:C355012;計算値690,実測値714(MNa)amu。
次のスキーム38はこの反応を示す:
実施例35:エステル末端(G=1)デンドリマーからのテトラアミン末端(G=1)デンドリマーの合成
[(C)=BGPM;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(EX1)=EDA;(TF)=第1級NH;G=1]
EDA(111.6g,149ミリモル)を、オーブンで乾燥した500mLの丸底フラスコ中に入れ、0℃に冷却した。エステル末端(G=1)デンドリマー(III−g)(2.57g,3.72ミリモル)(実施例34により製造)を10mLのMeOH中に溶解し、滴下濾斗を介し20分間かけて上記の冷溶液に滴下した。フラスコをNガスでフラッシングし、この温度で1時間攪拌し、0℃で2日間保存した。フラスコが室温に温まるままにして1時間攪拌した。試料の分析の結果、ヘキサアミン表面(G=1)デンドリマー(IV−g)に関する分子イオンピークが示された。減圧下において回転蒸発器上で過剰のEDAを除去し、淡黄色の液体を得た。共沸混合物を形成させて残留EDAを除去するために、反応混合物全体を30mLのMeOHル中に溶解し、次に70mLのトルエンを加えた。この過程を3回繰り返し、混合物を高真空下で乾燥し、淡黄色の吸湿性の固体を得た(2.69g,収率96.8%)。分析データ(IR,H及び13C)はヘキサアミン末端(G=1)デンドリマー(IV−g)と一致した。そのスペクトルは以下の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.54〜2.62(m,4H,NH),2.67〜2.75(m,8H),2.83〜2.88(m,4H),3.22〜3.31(m,8H),3.33〜3.36(m,8H),3.80(s,2H),3.88〜4.02(m,8H),4.80(s,8H,NH),6.79〜6.94(m,4H),7.03〜7.19(m,4H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ40.76,41.66,59.2
1,59.53,67.55,67.69,70.27,111.32,114.25,114.36,120.65,127.51,129.49,129.61,129.92,130.50,133.87,134.44,156.64,157.22,157.366,172.78,172.85;
IR(ニート):νmax3286(br),3071,2932,2872,1653,1541,1509,1452,1243,1175,1114,966,822,756,602cm−1
MALDI−TOF:C355810;計算値746,実測値770(MNa)amu。
スキーム39はこの反応を示す:
実施例36:ジエポキシドの開環:4,4’−メチレン−ビス(N,N−2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジニルアニリン)(MBDGA)
[(C)=DGGA;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=1.5]
攪拌棒を含む250mLの丸底フラスコに、PIPZ(16.0g、189ミリモル,5当量/エポキシド)および85gのジグライム中に溶解したMBDGA(4.0g、9.5ミリモル,37.8ミリモルのエポキシド)(Aldrich)を加えた。45gのMeOHを添加して混合物を均一にした。この混合物をN雰囲気下において60℃で65時間加熱した。この混合物を冷却し、回転蒸発器上で揮発性物質を除去した。高真空下において140〜180℃の範囲でバルブ・ツ−・バルブKugelrohr蒸溜を用い、混合物からPIPZを蒸溜した。この混合物のTLC(MeOH中5%NHOH)は残留PIPZを示した。トルエン:MeOHの70:30(重量%)の混合物を用い、秤量された量のMeOH中に残留物を溶解し、トルエンを加えて回転蒸発器上で蒸溜することにより、残留PIPZを共沸させた。PIPZを含有しないこの生成物を25℃において高真空で終夜排気し、所望の生成物(6.8g;収率94%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ2.3〜2.6(bm,8H),2.8〜2.9(bs,8H),3.35(dd,J=7Hz,1H),3.15(dd,J=7Hz,1H),3.65(d,J=7Hz,1H),3.79(m,2H),4.04(bd,2H),6.44(d,J=7Hz,1H),6.74(d,J=7Hz,1H),7.02(t,J=7Hz,2H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ39.78,46.08,46.13,54.81,54.99,57.20,59.32,62.52,65.33,65.79,111.98,113.34,129.29,129.34,129.44,129.47,129.69,129.75,130.28,130.32,146.18,147.22;
MALDI−TOF:計算値768.6,実測値767amu。
次のスキーム40はこの反応を示す:
実施例37:
A.エチレンジアミン,G=1,デンドリ{CH−CH−CO−CHC(CHCH)(CHOC=(O)CH=CH(ヘキサ−アクリレート付加物)の製造
[(C)=EDA;(FF)=H;(BR1)=TMPTA;(TF)=アクリレート;G=1]
攪拌棒を備えた100mLの丸底フラスコに、約4℃に冷却された5mLのMeOH中に含まれるTMPTA(29.6g,0.10モル)(Aldrich)及び5mLのMeOH中に含まれるEDA(1.2g,0.02モル)を約5分間かけて加えた。この混合物を30℃で18時間攪拌した。この混合物を20℃に冷却し、150gの攪拌されたMeOH中に注いだ。室温において攪拌せずに1時間混合物を放置した後、生成物は相分離した。上澄みのMeOH層をデカンテーションし、この過程をさらに2回繰り返した。得られた透明で粘稠な相を、アルミニウム箔で反応容器の周りを包んで反応物の塊を光から保護しながら高真空において3時間排気し、所望の生成物(20g、収率はトリ−付加物に関して100%、テトラ−付加物に関して80%)を得た。単離された生成物の重量は、材料のほとんどが1個のEDAに付加した3個のTMPTAから成るヘキサ−アクリレート(トリ−付加物)生成物であることを示唆している。この生成物のMALDI−TOF質量スペクトルは、950amuのところで理論的分子量949のヘキサアクリレート・トリ−付加物の生成物に対応する主ピークを示した。1245amuにおいてオクタ−アクリレート(テトラ−付加物)生成物と一致する小さいピークが観察された。該主ピークのスペクトルは次の通り:
13C NMR(500MHz,CDCl):δ7.45,23.00,23.14,32.38,40.77,40.86,49.48,63.88,64.05,128.04,131.26,165.69,127.10。
B.ヘキサ−メルカプトエタノール表面の製造
[(C)=EDA;(FF)=H;(BR1)=TMPTA;(EX1)=メルカプトエタノール;(TF)=OH;G=1]
攪拌棒を有する250mLの丸底フラスコに、EDAコア・ポリエステルアミン(19g,20ミリモル,50mlのDME中120ミリモルのアクリレート)(実施例37Aにより製造)および20mLのDME中のメルカプトエタノール(10.4g,132ミリモル,1.1当量/アクリレート基)(Aldrich)を加えた。この混合物を室温で2日間攪拌した後、回転蒸発器上で揮発性物質を除去した。得られた材料を150mLの酢酸エチルと混合し、攪拌棒で急速に攪拌した。この不均一な混合物を約1時間沈降させた。透明な酢酸エチル層をデカンテーションした。この過程をさらに2回繰り返した。G=2〜6の標準としてEAの表面をもつG=2〜6,EDAコアのPAMAMデンドリマーを用いとる、15%架橋した均一なポリアクリルアミド・ゲル上におけるこの材料のPAGEは、G=1のPAMAMデンドリマーに対応する鋭い緻密なバンドを示した。
次のスキーム41は上記反応を示す。
実施例38
A.ヘキサメチレンジアミン,HMDA,G=1,デンドリ{CH−CH−CO−CHC(CHCH)(CHOC=(O)CH=CHの製造
[(C)=HMDA;(BR1)=TMPTA;(TF)=アクリレート;G=1]
攪拌棒を備えた100mLの丸底フラスコに、TMPTA(29.6g,0.10モル)(Aldrich)及び10mLのMeOHを加えた。4℃に冷却されたこの混合物に、20mLのMeOH中のHMDA(2.32g,0.02モル)(Aldrich)を加えた。この混合物をN雰囲気下で30℃において18時間加熱した。この混合物を約15℃に冷却し、150mLの攪拌されたMeOH中に注いだ。アルミニウム箔で反応容器を包んでフラスコを光から保護しながら、この混合物を攪拌せずに1時間放置することにより生成物を相分離させた。MeOH層をデカンテーションし、この操作をさらに2回繰り返して無色透明の粘稠な液体を得た。高真空において3〜5時間排気することにより、この非混合性の相から揮発性物質を除去して粗製生成物を得た(24g;収率92%)。その単離された重量はオクタ−アクリレート(テトラ−付加物)の構造と一致する。この生成物のMALDI−TOF質量スペクトルは、テトラ−付加物と一致する1301amuにおける小ピーク及び、おそらくテトラ−付加物構造が「質量分析計の中でのその場において分解」することに由来するもっと低分子量のピークをいくつか示した。この生成物を溶液中で長時間放置するか、または室温で溶媒を除去するための何らかの試みを行うと、白色の不溶性の架橋生成物が生成した。従って下記実施例38Bに記載するように、は、化学量論的な量の適当なアミン又はチオール試薬と反応させることにより、直ちにもっと安定なMichaelの付加物に変化した。
B.実施例38Aの生成物にアミンをMichael付加させることによるオクタ−モノエタノールアミン付加物の製造
[(C)=HMDA;(BR)=TMPTA;(EX)=EA;(TF)=OH;G=1]
攪拌棒を含む250mLの丸底フラスコに、50mLのDME中のEA(27.0g,442.0ミリモル,3当量/アクリレート)を加えた。4℃に冷却されたこの混合物に、50mLのDME中のヘキサメチレンジアミン・コア,ポリエステルアミン,G=1,オクタ−アクリレート(24.0g,18.4ミリモル,8個のアクリレート/デンドリマー)(実施例38Aにより製造)を約10分かけて滴下した。この混合物をN雰囲気下において25℃で2日間攪拌した。次に回転蒸発器を用いて揮発性物質を除去した。この粗製材料を急速に攪拌されている酢酸エチル中に注いだ。数分攪拌した後、混合物を1時間放置して2つの層を分離させ、酢酸エチル層をデカンテーションした。同じ容積の酢酸エチルを加え、混合物を急速に攪拌し、前述のようにして分離させた。これを2回繰り返し、合計で3回洗滌した。無色透明の粘稠な油を室温において高真空で終夜排気し、所望の生成物(29.7g;収率90%)を得た。標準(G=2〜6)としてPAMAMデンドリマーを用い、15%架橋した均一なポリアクリルアミド・ゲル上においてPAGEにより分析した結果、G=1のPAMAMデンドリマーに対応する鋭い緻密なバンドが示された。
次のスキーム42は上記反応を示す。
実施例39:実施例38Aから得られた材料のオクタ−モルフォリン付加物の製造
[(C)=HMDA;(BR1)=TMPTA;(EX1)=モルフォリン;(TF)=環状エーテル;G=1]
攪拌棒を含む250mLの丸底フラスコに、50mLのジグライム中のポリエステルアミン,G=1,HMDAコア(24.0g,18.4ミリモル,147ミリモルのアクリレート)(実施例38Aにより製造)を加えた。約4℃に冷却されたこの混合物に、50mLのDME中のモルフォリン(14.0g,160.0ミリモル,1.1当量/アクリレート)を約5〜10分かけて加えた。この混合物を室温に温め24時間攪拌した。回転蒸発器上で30℃で高真空において18時間この混合物から揮発性物質をとばして生成物(34.0g;収率94%)を得た。この材料のMALDI−TOF質量スペクトルは、1998amuの理論的分子量に対応するピークと共に、該1998amuのピークのフラグメンテーションに由来するもっと低い分子量のピークをいくつか示した。この材料の13C NMRスペクトルは、この生成物が非常にきれいで、所望の生成物に対する炭素の正しい数と一致することを示している。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(500MHz,CDCl):δ7.42,22.82,27.21,27.54,32.15,40.78,40.89,48.97,53.40,53.94,55.85,59.04,63.56,71.79,171.86,172.16。
すべてのPAGEは15%架橋した均一なゲル上で行なったが、すべて非常に緻密なバンドを示した。これはキャリブレーション段、すなわちG=2〜6のエタノールアミン表面,EDAコアのPAMAMデンドリマーと比較して最も移動性をもった存在である。この移動性は、大きなオクタ−モノエタノールアミン付加物に対してこの付加物の大きさが小さいことと一致することを示している。オクタ−モルフォリン付加物は、移動性におい
てオクタ−モノエタノールアミン付加物に匹敵する。しかし、水中におけるモルフォリン付加物の溶解性は限界に近いため、水にもっと可溶なメルカプトエタノールおよびエタノールアミン付加物の場合に観察されるような緻密なバンドではなくて、不鮮明な柱状のバンドを示す。
次のスキーム43はこの反応を示す。
実施例40:エタノールアミン(EA)との反応:第1級アミン1個当たり2個の三官能性エポキシドを付加させる第1級アミン
[(C)=EA;(FF)=OH;(IF1)=OH;(BR1)=TMPTGE;(TF1)=エポキシド;G=1]
8mLのMeOH中のTMPTGE()(1.81g、6.0ミリモル)の溶液に、2mLのMeOH中のEA(II−c)(122.0mg)の溶液を加えた。室温で攪拌を45時間続けながら,反応の進行をTLCにより監視した。減圧下において回転蒸発器上で溶媒を蒸発させ、得られた反応混合物を高真空下で乾燥し、透明な液体を得た。MALDI−TOF質量分析は、生成物III−c及びIV−cに対する質量を示した。この反応混合物に対して沈澱による精製を行った。最初に、反応混合物にヘキサンを加え、続いて酢酸エチルを加えた。丸底フラスコを振盪している間に無色の沈澱の生成が観察された。しばらくフラスコを室温に保ち、母液をデカンテーションし、沈澱をヘキサンで洗滌し、高真空下で乾燥して生成物の混合物III−c及びIV−cを得た(902mg、混合の比率がわからないので、収率の%を計算することはできなかった)。
スキーム44はこの反応を示す。
実施例41:四つのアームのコアとエポキシド表面をもつPEHAMデンドリマー、G=1をつくるための、プロパルギルペンタエリトリトールトリグリシジルエーテルとトリペンタエリトリトールテトラアジドとの反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=トリアゾール;(BR1)=PETriGE;(TF)=エポキシド;G=1]
オーブンで乾燥した50mLの丸底フラスコにプロパルギルペンタエリトリトールトリグリシジルエーテル()(0.39g、1.14ミリモル、1.05当量/N;実施例Fで製造)、ペンタエリトリトールテトラゾール(3)(0.144g、0.271ミリモル、実施例Gで製造)、1.2gのt−ブタノール、および1.2gの水を加えた。フラスコに撹拌棒を取り付け、栓で密封した。この混合物にアスコルビン酸ナトリウム(0.026g、0.114ミリモル、0.10当量)を加えた後、硫酸銅(II)5水和物(CUSO・5HO)(0.014g、0.057ミリモル、0.05当量)を加えた。反応の進行をTCLで監視した。室温で3日間撹拌した後、反応は完結していることがわかった。生成物()は、エポキシド基の反応性が高いために、それ以上精製することなく実施例76において次の反応に用いた。
次のスキーム45はこの反応を示す。
実施例42:四つのアームのコアとメチルエステル表面をもつPEHAMデンドリマー、G=1.5を一段階でつくるための、ジメチルアセチレンジカルボキシレートとペンタエリトリトールテトラアジド(PETAZ)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=トリアゾ−ル;(TF)=メチルエステル;G=1.5]
ジメチルアセチレンジカルボキシレート(411.3mg,2.894ミリモル)(Acros Organics)をPETAZ(385.0mg,0.724ミリモル)(実施例Gで製造)と混合した。この混合物に先ず1.5mLの1:1のブタノール:HOを加えた後、アスコルビン酸ナトリウム(55.0mg、0.28ミリモル)を固体として加え、次にCuSO・5HO(36.0mg、0.14ミリモル)を加えた。室温で反応物を48時間撹拌した。MALDI−TOFの分析により三置換生成物PETAZが少量存在することが示された。従ってさらにジメチルアセチレンジカルボキシレート(70.0mg)を反応混合物に加え、反応物を一晩撹拌した。回転蒸発器で溶媒を除去し、高真空をかけて残留物を乾燥した。残留物を再びDCMに溶解すると固体物質が残ったが、これを濾過して除去した。回転蒸発器で揮発性物質を除去し、所望の生成物を淡黄色の油として得た(700.0mg;収率90%)。そのスペクトルは次の通り:
MALDI−TOF:C41561224;計算値1101.0,実測値1101.6[M+H]および1123.6[M+Na]amu。
次のスキーム46はこの反応を示す。
実施例43:アミンのアルキル化
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=エチルPIPZ;その場での(BR1)=アクリル酸メチル;(TF)=メチルエステル;G=1.5]
アクリル酸メチル(861.0mg,10.0ミリモル)(Acros)を1mLのMeOH中に溶解し、0℃に冷却した。次に、前に製造されたテトラアミン(489mg,0.56ミリモル)(実施例11により製造)を4mLのMeOH中に含む溶液を滴下した。滴下の後、反応物が室温に温まるままにした。次いで混合物を40℃に48時間加熱した。溶媒を除去し、生成物を淡黄色の油(820mg,収率89%)として得た。それは以下のスペクトルを有する:
MALDI−TOF:計算値1565,実測値1566.67(MH),188.69(MNa)amu。
スキーム47はこの反応を示す:
実施例44:第1級アミンからのピロリドン誘導体
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=DETA;(EX1)=ピロリドン;(TF)=メチルエステル;G=1.5]
DMI(1.0g,6.32ミリモル)(Acros)を2.5mLのMeOH中に溶
解し、0℃に冷却した。次いで7mLのMeOH中のオクタアミン(実施例27により製造)の溶液を前記の溶液に加えた。滴下の後、反応物が室温まで温まるのに任せ、24時間攪拌した。溶媒を除去した後、MALDI−TOFを決定した。
MALDI−TOF:計算値1771,実測値1804.246(MNa)amu。
スキーム48はこの反応を示す:
実施例45:保護されたジエチレントリアミンをもつイソシアヌレート
[(C)=TEPC;(IF1)=OH;(BR1)=DIA;(EX1)=ピロリドン;(TF)=メチルエステル;G=1.5]
A.15mLのMeOH中に1,7−ビス(メチル−イソプロピリジン)ジエチレントリアミン(2.15g,9.0ミリモル)[F.Laduron等,Org.Process Res.& Develop.誌、9巻,102〜104頁(2005年)記載の方法によりつくられたもの]を含む溶液を攪拌し、これにTGIC(0.594g,2ミリモル)(Aldrich)を室温で一度に加えた。最初イソシアヌレートは可溶ではなかったが、50℃において約3時間加熱した後に溶解した。加熱を2日間続けた。TLC(1:2:2のヘキサン:酢酸エチル:クロロホルム)は、イソシアヌレートが完全に消費されたことを示した。回転蒸発器上で溶媒を除去し、次いで高真空下で乾燥し、黄色の液体を得た。MALDI−TOF質量分析は、化合物()ではなくて化合物()およびいくつかの他の化合物に対する質量を示した。
B.上記の反応混合物を水:イソプロパノールの10:90(%v/v)混合物30mL中に溶解し、50℃で1日加熱した。回転蒸発器上でイソプロパノール及び水を除去し、残留物をKugelrohr蒸溜により蒸溜して黄色の粘稠な液体を得た(1.83g,理論的収量は1.21g)。MALDI−TOFは化合物()に対する質量を示した。そのスペクトルは次の通り:
MALDI−TOF:C245412;計算値606,実測値607(MH)および629(MNa)amu。
C.氷浴中に入れたDMI(1.9g,12.0ミリモル)の冷(4℃)溶液に、4mLのMeOH中に含まれる化合物()(606mg,1.0ミリモル、実施例45Bで製造)の溶液を10分間かけて滴下した。氷浴を除去し、混合物を室温で攪拌した。1日後、MALDI−TOF質量分析は1364及び1386amuにおける質量を示した。攪拌を2日間続け、次に回転蒸発器上で溶媒を除去し、粗製反応混合物をシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーにかけた。最初に1:2:2のヘキサン:酢酸エチル:クロロホルムを用いて過剰のDMIを溶離させた後、5:1のDCM:CHOHを用いて溶離
させ、ヘキサ−ピロリドン表面のデンドリマー()を吸湿性の固体として得た。これは以下のスペクトルを有する:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.52〜2.60(m,18H),2.66(d,J=8.70Hz,6H),2.73(d,J=4.80Hz,6H),3.47〜3.34(m,12H),3.72(s,18H),3.76〜3.90(m,12H),3.64〜3.70(m,12H),4.00(五重線,J=3.30Hz,3H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ33.90,35.85,40.53,40.58,47.02,49.79,51.79,58.10,66.93,150.20,173.91,174.17;
IR(ニート):νmax3374,3052,2952,2842,2822,1735,1686,1495,1461,1363,1271,1203,1072,1024,937,847,766,732,700cm−1
MALDI−TOF:C60901224;計算値1363,実測値1364(MH)および1386(MNa)amu。
スキーム49はこの反応を示す:
実施例46:テトラフェニロールエタングリシジルエーテル(TPEGE)とトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)との反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(BR1)=TRIS;(TF)=OH;G=1]
100mLの丸底フラスコにTPEGE(5.0g,80.0ミリモル,32ミリモルのエポキシド)および20mLのジグライムを加えた。この混合物にTRIS(8.0g,66.0ミリモル,2当量/エポキシド)および20mLのMeOHを加えた。この混合物をN雰囲気下において48時間55℃に加熱した。次に揮発性物質を回転蒸発器により除去し、粗製残留物を1:1のMeOH:水混合物に溶解し、接線流UF装置で3Kの再生セルロース膜を使用し圧力20psi(137.9kPa)で精製した。適切な容積のMeOHまたは水で保持物を調節し、混合物を均一に保った。全部で850mLの浸透物を得た。回転蒸発器により保持物を濃縮した後、高真空下において残留物を乾燥し、所望の生成物(5.6g;収率88%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,DMS0−d):δ68.94,70.59,78.71,80.08,80.23,123.46,138.48,146.60,165.82;
MALD1−TOF MS:C548220;計算値1107.2,実測値1130[M+Na]amu。
次のスキーム50はこの反応を示す。
実施例47:トリフェニルメタントリグリシジルエーテル(TPMTGE)とトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)との反応
[(C)=TPMTGE;(IF1)=OH;(BR1)=TRIS;(TF)=OH;G=1]
TMPTGE(I−d)(0.46g,1.0ミリモル)(Aldrich)及び30mLのMeOHを機械的に撹拌しながら100mLの丸底フラスコ中に入れた。TRIS(0.726g,6ミリモル)(Aldrich)を上記の反応混合物に一度に加えた。最初、これらの2つの出発原料は完全には可溶でなかったが、約10〜15分加熱した後には溶解する。60℃で終夜加熱を続けた。TLCは、その時間の間に原料のグリシジルエーテルが完全に消費されたことを示した。回転蒸発器上で溶媒を除去し、無色の固体を得た。固体をのクロロホルム:MeOHの3:1の混合物(%v/v)60mLに溶解した。室温に冷却した後、ヘキサンを加えて過剰のTRISを沈澱させ、ブフナー濾斗を介しこれを濾過して除去した。濾液を蒸発させヒドロキシル末端(G=1)デンドリマー(III−e)(収量,0.815g,99%)を得た。これは以下のスペクトルを有する:
H NMR(300MHz,DMSO−d):δ1.28〜1.171(t,J=6.00Hz,3H),1.48(bs,9H),2.47(s,3H),3.77〜3.84(m,6H),4.22(m,18H),4.98(bs,3H),5.72(s,1H),6.62〜6.88(m,8H),6.92(m,4H);
H NMR(75MHz,DMSO−d):δ44.72,55.59,60.
08,61.64,69.86,71.31,114.74,114.87,128.02,130.48,137.17,157.51;
MALDI−TOF:C406115;計算値823,実測値847[M+Na]amu。
スキーム51はこの反応を示す:
実施例48:ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)とトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=TRIS;(TF)=OH;G=1]
250mLの丸底フラスコの中で機械的に撹拌しながらPETGE(3.16g,8.78ミリモル)を70mLのMeOHに溶解した。この溶液を60℃の油浴の中に入れ、TRIS(6.4lg,52.8ミリモル,1.50当量/エポキシド)(Fisher Scientific)を粉末濾斗を介して加えた。次にフラスコに還流冷却器を取り付け、48時間の間反応させる。TLC(3:1のCHCl:MeOH)により反応を監視したが、この時間後にはPETGEは観測されなかった(R=0.80)。この混合物を120mLのクロロホルムで希釈した後、撹拌しながら300mLのヘキサンを徐々に加えた。白色の沈澱が生じ、この混合物を16時間放置した。ブブナー濾斗を通してこの溶液を濾過し、フラスコの底にきれいな白色のペーストを得た。このペーストを真空下で乾燥し、粗製物6.89gを得た。この生成物を40mLのMeOHおよび60mLのクロロホルムに再び溶解し、300mLのヘキサンから再結晶することにより残ったTRISを分離した。この混合物を濾過し、残った半固体を高真空下で24時間乾燥し、5.35gの生成物(収率72.0%、理論的な重量は7.43g)を得た。精製を行うためにこの材料を36x4インチ(91x10cm)のLH−20 SephadexTMカラムに装入した。575mLの空隙容量を捕集した後に、それぞれ12mLのMeOHの48個の画分を集め、TLC(7:3のMeOH:NHOH)により分析した。2.29g(収率31%)の精製物が回収された。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,DO):δ2.644(1H,q,J=4.88Hz),2.76(1H,q,J=3.625),3.34(2H,s),3.44(2H,d,J=9.0Hz),3.54(2H,q,J=6.75Hz),3.79(1H,s),4.80(4H,s);
13C NMR(75MHz,DO):δ45.43,46.91,49.85,61.01,62.69,71.14,75.43,79.42;
MALDI−TOF:C337220;計算値845,実測値867[M+Na]amu。
次のスキーム52はこの反応を示す。
実施例49:テトラフェニロールエタングリシジルエーテルとジエチルイミノジアセテート(DEIDA)との反応
[(C)=TPEGE;(BF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(TF)=エチルエステル;G=1.5]
100mLの丸底フラスコにTPEGE(5.0g,8.0ミリモル,32ミリモルのエポキシド)および20gのジグライムを機械的に撹拌しながら加えた。この混合物にDEIDA(12.0g,63.4ミリモル,2当量/エポキシド)および20mLのMeOHを加えた。この混合物を45℃で3.5日間Nガスの保護雰囲気の下で撹拌した。室温に冷却した後、揮発物質を回転蒸発器により除去して13.0gの粗製材料を得、これを3Kの再生セルロース膜を含む接線流UF装置を用い20psi(137.9kPa)の圧力でMeOH中で精製し、1.2Lの浸透物を得た。この混合物のTLC(MeOH,R=0.85)は、DEIDAが完全に消費されていることを示した。さらに粗製物を15mLのアセトンに溶解し、幅の広いカラムの中でシリカゲル(150g,60Å,200〜400メッシュ)およびMeOHを用いるクロマトグラフ法で精製した。全部で1.5LのMeOHを溶離させ不純物を除去した。100mLの画分を採り、TCLにより生成物および純度を監視することによりアセトンを用いて精製された生成物を溶離させた。画分7〜12を捕集し、回転蒸発器により濃縮し、所望の生成物(2.81g、市販品の純度60%の原料に基づき収率43%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,CDCl):δ14.19,29.28,30.90,31.73,50.09,51.81,53.83,54.13,55.91,56.12,56.79,58.44,60.96,67.26,114.24,114.66,129.38,136.87,156.01,166.71,169.34,169.78,171.86,172.28;
MALDl−TOF MS:C719924;計算値1378.6,実測値1379[M]amu。
下記スキーム53はこの反応を示す。
実施例50:トリフェニロールメタントリグリシジルエーテルとジエチルイミノジアセテート(DEIDA)との反応
[(C)=TPMTGE;(FF)=H;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(TF)=エチルエステル;G=1.5]
TPMTGE(I−d)(0.92g,2.0ミリモル)および30mLのMeOHを100mLの丸底フラスコ中に入れ、続いて10mLのMeOH中のDEIDA(1.417g、7.5ミリモル)(Aldrich)の溶液を一度に加えた。フラスコに攪拌棒および還流冷却器を取り付け、60℃で終夜加熱した。減圧下において回転蒸発器上で溶媒を除去し、淡黄色の液体が残った。液体をシリカゲル上のカラムクロマトグラフィー(高さ9フィートx幅1.5フィート)(2.7m×0.45m)により精製した。最初に30%酢酸エチル/ヘキサンを用いて過剰のDEIDAを溶離させ、続いて5%MeOH/クロロホルムを用いて生成物(III−g)(1.929g,収率93.91%)を溶離させた。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDCl):δ1.26(t,J=6.90Hz,18H),3.34〜3.55(m,12H),3.61(s,3H),3.65〜3.79(m,6H),3.88〜4.04(m,9H),4.13〜4.22(m,13H),6.71〜6.35(m,6H),6.89〜6.99(m,6H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ14.44,48.91,50.09,50.26,50.36,51.05,52.11,54.38,56.34,57.03,58.28,58.74,61.16,67.44,69.85,77.05,111.45,114.44,120.69,127.79,130.21,130.40,130.48,130.55,157.30,169.61,172.18,172.59;
MALDI−TOF:C527315;計算値1027,実測値1050[M+Na]amu。
以下のスキーム54はこの反応を示す:
実施例51:ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルとジエチルイミノジアセテート(DEIDA)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(TF)=エチルエステル;G=1.5]
DEIDA()(5.67g,30ミリモル)(Aldrich)を35mLのEtOH(Aldrich)中に含む溶液に、PETGE()(1.8g,5ミリモル,20ミリモルのエポキシ)を20mLのEtOH(Aldrich)の中に含む溶液を30分間に亙り添加濾斗を通して滴下した。フラスコに還流冷却器、Nガスの入り口を取り付け、60℃に予熱した油浴に入れた。1日加熱した後、MALDI−TOF分析の結果、完全な構造および三置換された生成物に対する質量の計算値が示された。36時間加熱を続けた後、溶媒を回転蒸発器により除去し、淡褐色の液体を得た。Kugelrohr蒸溜装置により175℃で過剰のDEIDAを除去し、粘稠な液体を得た。これは所望の生成物()(4.99g、89.4%)と同定された。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ1.24〜1.29(24H,t,J=7.20Hz),3.03〜3.09(4H,dd,J=3.60Hz),2.78−2.85(4H,bt,J=9.0Hz),3.41(12H,s),3.45(8H,s),3.61(8H,d,J=5.40Hz),4.14〜4.21(16H,q,J=6.60Hz),4.61〜4.67(4H,七重線,J=4.20Hz);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ13.41,13.45,45.89,49.79,53.65,55.77,56.21,57.97,60.57,60.69,68.71,69.79,69.93,71.31,73.55,78.43,78.46,168.62,170.26,172.30;
IR(ニート):νmax3457,2980,2934,2904,2868,1741,1675,1460,1378,1250,1198,1163,1106,1065,1029,927,860,819,732cm−1
MALDI−TOF MS:C498824;計算値1117.2,実測値1117.7[M],1139.7[M+Na]amu。
下記スキーム55はこの反応を示す。
実施例52:トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレートとビス(アリルアミン)との反応
[(C)=TGIC;(IF1)=OH;(BR1)=BAA;(TF)=(=CH);G=1]
50mLの丸底フラスコにBAA(5.82gまたは737mL,60ミリモル)(Aldrich)および20mLのMeOH(Fisher Scientific)を装入した。次にTGIC(2.97g,10ミリモル,30ミリモルのエポキシ)(Aldrich)を機械的に撹拌しながら加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、この混合物を1日間加熱した。MALDI−TOFによる分析は、生成物()に対する質量の計算値を示した。溶媒および過剰のBAAを回転蒸発器により除去し、残留物を高真空下で乾燥し、所望の生成物()を淡黄色の粘稠な液体として得た(5.8g、98.6%)。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ2.47〜2.53(6H,m),3.06(6H,dd,J=7.00&7.00Hz)3.22(6H,dd,J=6.00&6.00Hz),3.84〜3.87(3H,m),3.99(4.00(3H,m),4.05〜4.10(3H,m),5.14〜5.18(12H,m),5.76〜5.84(6H,m)
13C NMR(125MHz,CDCl):δ47.16,56.84,56.89,56.93,57.17,65.80,111.37,135.13,149.88,149.91;
IR(ニート):νmax3421,3083,3006,2975,2924,2806,1695,1644,1460,1413,1357,1311,1255,1157,1065,999,968,917,860,835,763cm−1
MALDI−TOF MS:C3048;計算値588.7,実測値589.4[M],611.4[M+Na]amu。
下記スキーム56はこの反応を示す。
実施例53:ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルとビス(アリルアミン)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=BAA;(TF)=(=CH);G=1]
250mLの丸底フラスコの中でBAA(4.68g,48.2ミリモル,1.5当量/PETGE)(Aldrich)を機械的に撹拌しながら30mLのMeOHに溶解した。10mLのMeOHに溶解したPETGE(2.87g,7.97ミリモル)を60mLの添加濾斗を介して20分間に亙り加えた。さらに20mLのMeOHを洗滌に使用した。Nガスを用いて反応混合物から空気を追い出した後、Nガスを保護雰囲気に使用して48時間撹拌を続けた。TLC(7:3のトルエン:アセトン,R=0.12)により反応を追跡し、PETGE(R=0.60)が消費された所で反応を停止した。MeOHを回転蒸発器により除去し、次いで110℃で1.5時間経った時点で45分間Kugelrohr蒸溜を行い、所望の生成物を得た(5.44g、収率91.3%;理論的な収量は5.96g)。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ2.46(1H,q,J=5.25Hz),2.2.55(1H,q,J=4.5Hz),3.15(4H,d,J=3.5Hz),3.36(2H,q,J=3.4Hz);3.44(2H,q,6.0Hz);3.85(1H,q,J=4.5Hz);4.83(1H,s);5.16(4H,m,J=8.6Hz);5.88(2H,m,5.1Hz);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ46.90,51.34,58.52,69.25,71.24,75.435,118.45,136.48;
IR(ニート):νmax3429,3075,3006,2976,2875,2812,1642,1450,1419,1329,1260,1106,996,920,869cm−1
MALDI−TOF:C4172;計算値749,実測値771[M+Na]amu。
下記のスキーム57はこの反応を示す。
実施例54:トリフェニロールメタントリグリシジルエーテルとジエタノールアミンとの反応
[(C)=TPMTGE;(FF)=H;(IF1)=OH;(BR1)=DEA;(TF)=OH:G=1]
TPMTGE(I−d)(0.92g,2ミリモル)および30mLのMeOHを100mLの丸底フラスコ中に入れ、続いて10mLのメタノール中にDEA(0.785g7.5ミリモル)を含む溶液を加えた。フラスコに攪拌棒および還流冷却器を取り付け、次いで60℃で一晩加熱した。TLCにより反応の進行を監視した。次いで減圧下において回転蒸発器上で溶媒を除去し、透明な液体を得た。残留物(1.746g)を10mLのMeOH中に溶解し、続いて時々振りながら50mLの酢酸エチルを加えた。フラスコを室温で2時間放置し、この間フラスコの底に油が分離するのが観察された。次いでデカンテーションにより混合物を分離し、油を酢酸エチルで洗滌した(2x1mL)。高真空下における乾燥により油を固化させ、所望の生成物1.242gを固体としてを得た。回転蒸発器上において溶液を濃縮し、0.522gの無色透明の液体を得た。これは生成物III−fとジエタノールアミンの混合物であった。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.92〜2.58(m,6H),2.60〜2.77(m,12H),3.29〜3.31(五重線,J=1.50Hz,3H),3.46〜3.67(m,6H),3.57〜3.67(m,6H),3.80〜4.00(m,10H),4.84(s,6H),6.02〜6.86(m,6H),6.90〜6.97(m,4H),7.08〜7.20(m,2H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ57.51,58.28,59.64,67.97,68.13,70.23,114.12,130.10,137.27,157.52;
MALDI−TOF:C406112;計算値775,実測値799(M+Na)amu。
下記のスキーム58はこの反応を示す:
実施例55:テトラフェニロールエタングリシジルエーテルと保護されたジ(エチルアミノ)アミンの反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(BR1)=DETA;(TF)=第1級NH;G=1]
撹拌棒を含む100mLの丸底フラスコにビス(メチルイソブチルイミノエチル)アミン(MIBK中0.63モルの溶液62mL、38ミリモル,2当量/エポキシド)および25mLのMeOHを加えた。この混合物に25mLのジグライム中のTPEGE(5.0g,8.0ミリモル,32ミリモルのエポキシド)(Aldrich)を加えた。この均一な混合物をN雰囲気下において70℃に3日間加熱した。揮発性物質を回転蒸発器により除去し、得られる残留物を高真空において180〜220℃でKugelrohr蒸溜装置を用いバブル・ツー・バブル蒸溜を行い9.0gの残留物を得た。この物質のアリコート(830mg)をMeOH中のSephadexTM LH−20カラムでそれぞれ2mLの画分として40個採って精製した。TLC(MeOH中10%のNHOH)でこれらの画分を捕集し、回転蒸発器により濃縮し、481mgの生成物(収率62%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR:(125MHz,CDOD):δ40.08,58.36,58.87,69.20,71.40,79.57,115.14,130.54,138.30,158.14;
MALDI−TOF MS:C549012;計算値1035.4,実測値1036[M],1058[M+Na]amu。
下記のスキーム59はこの反応を示す。
実施例56:生体適合性をもったG=1のピロリドン表面をもつPEHAMデンドリマーをつくるための、テトラフェニロールエタングリシジルエーテルとビス(メチルイソブチル−イミノエチル)アミンとの生成物とイタコン酸ジメチルとの反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(BR1)=DETA;(EX1)=DMI;(TF)=メチルエステル;G=1.5]
250mLの丸底フラスコの中でDMI(2.19g,13.86ミリモル,1.24
当量/アミン)(Acros Organics)を10mLのMeOHの中に機械的に撹拌しながら溶解し、この溶液を4℃に冷却した。次にG=1デンドリマー(F1)(1.45g,1.40ミリモル;実施例55で製造)を15mLのMeOHに溶解し、撹拌されている溶液に30分に亙って滴下した。5mLのMeOHで添加濾斗を洗滌し、一晩22℃の温度になるのに任せた。TLCのプレートの上でニンヒドリンで着色させて反応の進行を監視した。24時間後第1級アミンが完全に消費されると、反応物を二つの透析用の袋(直径24mm、長さ5cm,1,000 Dalton Spectra/Por(R);Spectrum Laboratories)の中に注ぎ、1,000mLのMeOHの中に入れた。それぞれ90分透析を行った後、MeOH全体を2回取り換えた。次いで生成物を500mLの丸底フラスコに移し、溶媒を回転蒸発器により除去し、残留物を24時間高真空下に置き、ピロリドン表面をもったG=1デンドリマーを得た(1.80g,収率2.8%,理論収量2.87g)。そのスペクトルは次の通り:
HNMR(500MHz,CDCl):δ2.63(1H,s),2.76(1H,s),3.22(2H,s),3.42(2H,s),3.68(4H,d,J=3.17),3.85(2H,m),6.61(1H,m),6.96(1H,m);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ33.97,35.74,37.38,40.65,51.82,52.32,67.00,70.01,114.03,128.47,129.18,133.55,136.39,156.43,172.73,173.35;
FT−IR(ニート):νmax3364,2952,1736,1687,1608,1509,1437,1323,1248,1207,1178,1148,1021,937,836,751cm−1
MALDI−TOF:C1021361232;計算値2044.3,実測値2067[M+Na]amu。
下記のスキーム60はこの反応を示す。
実施例57:G=1,N=4、N=2のカルボエトキシ表面のPEHAMデンドリマーの製造とアセチル化
[(C)=PETGE;(IF1)=アセチル;(EX1)=PIPZ;(IF2)=アセチル;(BR1)=TMPTGE;(IF3)=アセチル;(EX2)=EPC;(TF)=カルボキシレート;G=1.5]
A.G=1,N=4,N=2,カルボエトキシ表面のPEHAMデンドリマーの製造
撹拌棒を含む50mLの丸底フラスコにTMPTGE(7.2g,23.8ミリモル,6当量/NH)および30gのMeOHを加えた。この混合物に25℃において3gのMeOH中のペンタエリトリトールテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)エーテル(690.0mg,0.98ミリモル,3.9ミリモルのNH)を5分間に亙って滴下した。Nの保護雰囲気下においてこの混合物を密閉して25℃で36時間撹拌した。この混合物をTLCにより分析(ニンヒドリンで着色したMeOH)した結果、未反応のPIPZ−NH基の試験に対して陽性を示さなかった。この混合物を25〜26℃に保った1Kの再生セルロース膜を含む接線流限外濾過装置を用い過剰のエポキシドから精製し、800mLの浸透物を得た(7回再循環)。保持物のTLC(MeOH)は過剰のエポキシドが完全に除去されていることを示した。揮発性物質を回転蒸発器により除去し、高真空で乾燥して所望の生成物(2.4g、収率93%)を得た。これは次のスペクトルをもっている:
13C NMR(125MHz,CDOD):δ8.08,14.98,23.95,44.61,54.58,62.53,62.69,68.74,70.46,71.31,72.64,73.32,74.01,75.37,157.12。
下記のスキーム61はこの反応を示す。
B.ペンタエリトリトールテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン−N−エチルカルボキシレート)のアセチル化
攪拌棒を含む25mLの丸底フラスコに、G=1,N=4,N=2,カルボエトキシ表面のPEHAMデンドリマー(500.0mg,0.155ミリモル,1.8ミリモルのOH)(実施例57Aにより製造)、ジメチルアミノピリジン(23.0mg0.19ミリモル)(Acros)および15mLのDCMを加えた。4℃に冷却したこの均一な溶液に、500mgの無水酢酸を加えた。N雰囲気の下においてこの混合物を密閉し、25℃において24時間攪拌した。この混合物を25mLのDCMで希釈し、飽和NaHCO溶液で洗滌した(2x5mL)。有機層を無水NaSOで乾燥した。この混合物を濾過し、揮発性物質を排気して粗製生成物(260mg)を得た。この材料を、シリカゲルを用い、DCM:MeOH(3:1%v/v)を使用してクロマトグラフィーにかけた。最初の2個の画分が生成物を含んでいた。揮発性物質を除去して精製された生成物(570mg、収率95%)を得た。これは以下のスペクトルを有する:
13C NMR(125MHz,CDCl):δ7.71,14.69,21.25,22.96,39.39,43.46,43.75,53.34,53.66,58.48,59.26,61.29,69.74,70.08,70.24,71.24,71.36,71.64,155.49,169.75,170.41。
下記スキーム62はこの反応を示す。
実施例58:DNAコンパクション(compaction)および抗バクテリア活性用の第1級アミン表面をつくるための、テトラフェニロールエタングリシジルエーテルとトリス(2−アミノエチル)アミンとの反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(BR1)=TREN;(TF)=第1級NH;G=1]
250mLの丸底フラスコの中で、TREN(10.35g,77.23ミリモル,9.0当量)(Dow Chemical)を25mLのDMEおよび10mLのMeOHに溶解し、60mLの添加濾斗の中に移した。TPEGE溶液を30分間に亙って滴下した。滴下終了後、添加濾斗をDME(2×7.5mL)で洗滌し、22℃において48時間反応させた。TLC(7:3のCHOH:NHOH)はTPEGE(R=0.55)が完全に消費されていることを示した。反応混合物から55.22g(49.7%)のアリコートを取り出し、回転蒸発器により濃縮し、Kugelrohr蒸溜を210℃で1.5時間行って精製した。蒸溜により4.49gのTRENと1.68gの粗製物が回収された。次にこの生成物を8gのMeOHに溶解し、LH=20 SephadexTMサイズ排除クロマトグラフのカラムに加えた。空隙容量(575mL)の後で13mLの画分50個を集めた。TLC(7:3のCHOH:NHOH)分析の結果、画分5〜17に生成物が示された。これらの画分を一緒にし、回転蒸発器によりMeOHを除去した。残った生成物に対し24時間高真空をかけた(0.7g、収率20.0%、理論的な質量バランスは3.61g)。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDOD):δ2.54(4H,m),3.811(2H,m),4.81(2H,s),6.87(2H,m);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ40.16,53.15,54.21,55.74,57.88,69.55,72.99,115.15,130.53,158.06;
MALDI−TOF:C6211016;計算値1207.64,実測値1208[M]amu。
次のスキーム63はこの反応を示す。
実施例59:DNAコンパクションおよび抗バクテリア活性用の第1級アミン表面をつくるための、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルとトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=TREN;(TF)=第1級NH;G=l]
撹拌棒を含んだ50mLの丸底フラスコに、トリス(2−アミノエチル)アミン(16.0g,109ミリモル,10当量/エポキシド)および4mLのMeOHを加え、約25℃に冷却した。この撹拌している混合物に2mLのMeOH中にPETGE(1.0g,2.78ミリモル,11.1ミリモルのエポキシド)を含む溶液を滴下した。この混合物をN雰囲気下において25℃で24時間撹拌した。揮発性物質を回転蒸発器により除去して粗製物を得、これに対しKugelrohr装置を用い高真空下で200〜230℃においてバブル・ツー・バブル蒸溜を行い、2.4gの残留物を得た。この材料のMALDI−TOF質量スペクトルは質量967amu[M+Na]の所で所望の4:1付加物に対するきれいなスペクトルを示し、799amu[M+Na]の所で小さいシグナルを示した。TLC(MeOH中50%のNHOH)はTRENが存在しないことを示した。13C NMRスペクトルはきれいな生成物(2.4g、収率92%)に対して期待されるピークを示した。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,CDC13):δ39.63,35.36,47.30,52.64,54.01,57.24,68.10,70.33,74.64;
MALDI−TOF MS:C4210116;計算値944.3,実測値967[M+Na]amu。
下記のスキーム64はこの反応を示す。
実施例60:DNAコンパクションおよび抗バクテリア活性(H1)のために第1級アミン表面をつくるための、テトラフェニロールエタングリシジルエーテルとメチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA)との反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(BR1)=PEA;(TF)=第1級NH;G=1]
撹拌棒を含んだ250mLの丸底フラスコに、MIBK中0.84モルの溶液としてのPEA(50.0mL,42.0ミリモル,2.2当量/エポキシド)および25mLのMeOHを加えた。この混合物に25gのジグライムに溶解したTPEGE(5.0g,8.0ミリモル,32ミリモル エポキシド)を加えた。この混合物をN雰囲気下において70℃で65時間加熱した。揮発性物質を回転蒸発器により除去して粗製の残留物を得た。次に25mLの脱イオン水を加え、この混合物を24時間55℃に加熱した。回転蒸発器により揮発性物質を除去して組成物を得た。これに対しKugelrohr装置を用い高真空下で140〜190℃においてバブル・ツー・バブル蒸溜を行い、8.58gの残留物を得た。この物質の一部(600mg)をMeOH中においてSephadexTM LH 20カラムで精製した。TLC(MeOH中30%のNHOH)で決定して画分1〜9が純粋な精製物を含んでおり、250mの重量を得た(原料の60%の純度に基づいた収率70%)。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,CDCl):δ38.59,60.83,53.19,60.64,65.63,70.27,114.14,129.25,136.46,156.56;
MALDI−TOF MS:C629812;計算値1139.5,実測値1140[M+H]amu.
下記のスキーム65はこの反応を示す。
実施例61:DNAコンパクションおよび抗バクテリア活性用の第2級アミン表面をつくるための、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルとジエチルイミノジアセテートとの反応生成物と1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PEA;(TF)=第2級NH;G=1.5]
100mLの丸底フラスコにAEP(2.06g,16.0ミリモル)(Acros Organics)を装入し、20mLのEtOH(Aldrich)に溶解した。次に20mLのEtOHに溶解したエステル(C5)(2.23g,2.0ミリモル,エステル16ミリモル;実施例51で製造)を室温において機械的に撹拌しながら加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、70〜75℃に加熱した。1日後、MALDI−TOFによる分析の結果、所望の生成物および少数の副成物に対し期待される質量が示された。反応の進行をIRにより監視し、1660cm−1におけるアミドの振動(C=O)が1742cm−1におけるエステルの振動(C=O)よりも強いことが示された。36時間加熱を続け、得られた反応混合物を室温に冷却した。この混合物をMeOHで希釈して5%溶液にし、1Kのサイズ排除膜を用い20〜22psi(約137.9ka)でUFを行った。480mLの浸透物を集めた後、溶媒を回転蒸発器により除去した。残った淡褐色の固体を高真空で乾燥し、所望のPEHAMデンドリマー(G=1)()(3.53g、収率99%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.48〜2.51(64H,t,J=3.90Hz),2.83〜2.85(32H,t,J=2.70Hz),3.30〜3.37(24H,m),3.38(32H,bs),3.78〜3.81(4H,m);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ35.76,45.02,45.8
1,53.66,57.73,59.49,59.76,68.12,70.20,74.22,172.38;
IR(ニート):νmax3288,3078,2939,2817,1654,1536,1454,1444,1352,1321,1301,1265,1132,1029,999,912,845,758,666cm−1
MALDI−TOF MS:C811602816;計算値1782.3,実測値1803.9[M+Na]amu。
下記のスキーム66はこの反応を示す。
実施例62:疎水性の内部表面をつくるための、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルとジベンジルアミン(DBA)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=DBA;(TF)=ベンジル;G=1]
250mLの丸底フラスコの中で、機械的に撹拌しながら25mLのMeOHにDBA(7.23g,36.6ミリモル,1.3当量/エポキシド)(Aldrich)を溶解した。5mLのMeOHにPETGE(2.52g,7.0ミリモル)を溶解し、N雰囲気下で撹拌しながら22℃において反応混合物の中に10分間に亙って滴下した。反応をTLC(2:1のヘキサン:酢酸エチル)で監視したが、最初R=0.15(DBA)およびR=0.26(生成物)の所に二つのスポットが得られた。24時間後、フラスコに還流冷却器を取り付け、この混合物を45℃の油浴の中に入れ、反応を促進して完結させた。さらに24時間後、MeOHを回転蒸発器により除去し、残った材料(9.52g)を50mLのDCMに溶解し、次いで75mLの1.5%炭酸カリウムで3回洗滌した。硫酸ナトリウム上で有機層を乾燥し、DCMを回転蒸発器により除去して所望の生成物を黄色の透明で粘稠な液体として得た(7.99g、収率99.0%、理論的な重量8.07g)。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ2.46(1H,q,J=5.25Hz),3.27(1H,q,J=2.75Hz),3.56(1H,d,J=6.75Hz),3.74(1H,d,J=7.0Hz);3.865(2H,s);7.35(12H,m,J=5.8Hz);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ45.32,53.03,58.59,67.03,70.32,73.90,126.88,128.09,128.27,128.32,128.90,138.79,140.14;
MALDI−TOF:C7388;計算値1149,実測値1172[M+Na]amu。
次のスキーム67はこの反応を表す。
実施例63:混合第1級アミンおよびヒドロキシルの表面をつくるための、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルと(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン(AEEA)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=AEEA;(TF)=第1級NHおよびOH;G=1]
100mLのオーブンで乾燥した丸底フラスコに撹拌棒を装着し、Nガスでフラッシングし、セプタムで閉じた。これに注射器を用いMIBKで保護したAEEA(30.1mL,56.0ミリモル,MIBK中1.86モルの溶液,2当量/エポキシド)を加えた後、20mLの乾燥MeOHを加えた。10mLのMeOH中のPETGE(2.52g,7.0ミリモル,28ミリモルのエポキシ)を室温で反応混合物に加えた。30分撹拌した後、フラスコに還流冷却器を取り付け、油浴の中に入れ、N雰囲気下で24時間50℃に加熱した。反応の進行をMALDI−TOF質量分光法で監視した。溶媒を回転蒸発器により除去し、40mLのプロパノールと4mLの水を加えた。次にこの混合物を一晩55℃に加熱した。溶媒を回転蒸発器により除去し、得られた反応混合物に対し170〜195℃においてKugelrohr蒸溜を行い淡褐色の粘稠な液体(6.85g、理論値は5.43g)を得た。Hおよび13C NMRスペクトルは保護基の除去が不完全なことを示した。従って反応混合物を40mLのMeOHおよび4mLの水に再溶解し、55℃で3日間加熱した。前のようにして溶媒を除去し、170〜195℃でKugelrohr蒸溜を行って化合物()に対し期待される分析データをもった淡褐色の粘稠な液体を得た(5.58g、理論値は5.43g)。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.46〜2.62(12H,m),2.64〜2.81(12H,m),3.36〜3.41(8H,d,J=4.50Hz),3.46(8H,s),3.53〜3.66(8H,m),3.81(4H,bs);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ39.04,45.80,57.40,57.50,58.45,59.66,68.48,70.19,73.99;
IR(ニート):νmax3354,2945,2863,1572,1552,1541,1454,1367,1306,1101,876,825,773cm−1
MALDl−TOF MS:C337812;計算値777.0,実測値777.7[M],799.6[M+Na]amu。
次のスキーム68はこの反応を表す。
実施例64:弱塩基性の表面をつくるための、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルと2−メチル−2−イミダゾリン(MIA)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=MIA;(TF)=イミダゾリン;G=1]
50mLのオーブンで乾燥した丸底フラスコにMIA(2.69g,32.0ミリモル)(Aldrich)および6mLの乾燥MeOH(Aldrich)を装入した。これに、1mLのMeOH中にPETGEを含む溶液を加えた。この混合物を室温で3日間撹拌した。この反応混合物を2.5〜5%(w/w)のMeOH溶液で希釈し、1Kのサイズ排除用のフィルターを用い20〜22psi(137.9kPa)の圧力でUFを行った。1Lの浸透物を捕集した後、UF装置から保持物を取り出し、UF装置をMeOH(3×50mL)で洗滌した。保持物から溶媒を回転蒸発器により除去して粘稠な液体を得、これをさらに高真空で乾燥して淡く着色した固体(0.61g、収率87.64%)を得た。この試料の13C NMRスペクトルはこの試料が3個のアームをもった副成物を5%より少ない量しか含まないことを示した。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ1.90(12H,s),3.23(8H,s),3.41〜3.42(8H,d,4.50Hz),3.30〜3.62(16H,m),3.57〜3.60(8H,d,J=9.30Hz),3.86(4H,m);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ45.73,48.90,49.54,50.40,50.59,68.36,70.20,73.29,165.87;
IR(ニート):νmax3308,2924,2868,1608,1490,1429,1372,1265,1178,1101,1014,983,942cm−1
MALDI−TOF MS:C3360;計算値696.9,実測値697.6[M]amu。
次のスキーム69はこの反応を表す。
実施例65:モルフォリンを用いる開環:別の第2級アミン
[(C)=TMPTGE;(IF1)=OH;(EX1)=モルフォリン;(TF)=環状エーテル;G=1]
8mLの乾燥メタノール中に1.044gのモルフォリン(II−d)(12ミリモル)を含む攪拌された溶液に、2mLの乾燥MeOH中に0.604gのトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル()(2ミリモル)を含む溶液を室温で一度に加えた。TLCにより反応の進行を監視した。3時間攪拌した後、TLCはTMPTGEが完全に消費されたことを示した。室温で終夜攪拌を続けた。減圧下において回転蒸発器上で溶媒を除去し、高真空下で乾燥し、過剰のモルフォリンを除去して無色透明の液体を得た。シリカゲル・カラムクロマトグラフィー(高さ8.5インチx幅1.25インチ)(21.25cm×3.18cm)を介し、クロロホルム中のメタノールの量を増加させることにより(CHCl中5〜10%MeOH)、粗製反応混合物を精製した。(IIId+IVd)に関する収率は25%、800mgであり、これは同定されない材料(収率71%)と共に生成物IIIdおよびIVdも含んでいる。全体的収率は96%である。(IIId+IVd)(2つの化合物の混合物)=221mg、(III−d)(純粋な画分)=66mg。
III−dに関するスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ0.81(t,J=7.50Hz,3H),1.36(q,J=7.50Hz,2H),2.32〜2.43(m,12H),2.52〜2.59(五重線,J=4.50Hz,6H),3.28〜3.47(m,12H),3.52(s,3H,OH),3.64〜3.71(m,12H),3.87(五重線,J=4.50Hz,3H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ7.91,23.39,43.61,54.10,61.54,66.41,67.09,72.22,74.02;
MALDI−TOF:C2753;計算値563,実測値587(MNa)amu。
IV−dについてのスペクトルは次の通り:
MALDI−TOF:C2344;計算値476,実測値500(MNa)amu(画分−II)。
スキーム70はこの反応を示す:
実施例66:4、4‘−メチレンビス(N,N’−ジグリシジルアニリン)(MBDGA)とトリス(ヒドロキシメチル)メチルアミン(TRIS)との反応
[(C)=MBDGA;(IF1)=OH;(BR1)=TRIS;(Z1)=OH;(Z2)=エポキシド;G=l]
テトラグリシジルアニリン(I−b)(0.422g、1ミリモル)を秤量して50mLの一つ口丸底フラスコの中に入れ、15mLのMeOHおよび5mLのDCAMを加えた。TRIS(0.121g,1ミリモル)を上記反応混合物に加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、40℃で3日間加熱した。溶媒を回転蒸発器により除去し、ワックス状の無色の固体を得た。これをさらに高真空下で乾燥した。加熱銃を用い高温の条件下で全反応混合物を溶媒(CHCl+CHOH;50mL,3:1)に溶解した。フラスコを室温に加温し、30mLのヘキサンを加えた。ヘキサンを加える際、沈澱の生成が観測された。3時間後、ブフナー濾斗を通して固体を濾過し、回転蒸発器により溶媒を蒸発させて粘稠な液体にし、これをシリカゲル上でカラムクロマトグラフにかけた。先ず40%の酢酸エチル/ヘキサンを使用して痕跡量のテトラグリシジルアニリンを溶離させた後、5%MeOH/CHClにより化合物−IIIを溶離させた。純粋な画分(TLCで決定)を蒸発させ、37mgの吸湿性の固体を得た。分析データ、即ちMALDI−TOF、Hおよび13C NMRのデータはこれが化合物−IIIであることを示した。またMeOHとDCMとの混合物中で2当量のTRIS/エポキシドを用いてこの反応を研究し、良好な収率で化合物−IIIを得た。この反応はDME中では進行せず、60℃においてMeOH中の2当量のTRISを用いるとビス−およびトリス−付加生成物、並びに痕跡量のテトラ付加生成物が得られた。(III−e)に対するスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ2.50(q,J=2.40Hz,2H),2.70(q,J=4.50Hz,2H),2.82(bs,1H),3.07(s,4H),3.24〜3.37(m,7H),3.58〜3.66(m,9H),3.95(s,2H),4.59(s,6H),6.65(d,J=8.40Hz,4H),6.98(d,J=8.10Hz,4H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ39.98,45.58,45.71,50.92,51.03,53.35,55.08,57.84,63.40,71.03,112.85,112.93,129.84,131.02,146.76,148.08;
MALDI−TOF:C2941:計算値543,実測値567(MNa
)amu。
次のスキーム71はこの反応を表す。
実施例67:ヘテログリシジルエーテルとエチル−N−ピペラジンカルボキシレートとの反応
[(C)=DGGA;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF1)=第2級NH;G=1.5]
0.33当量/エポキシドのEPC(Aldrich)を用い、DGGA()(Aldrich)の反応を室温において調べた。1日後、MALDI−TOF質量分析は、若干量のビス−付加生成物(2a)と共に、主生成物としてモノ−付加生成物()に対するピークを示した(H NMRから比率は11:1である)。室温で1.1当量/エポキシドのエチル−N−ピペラジンカルボキシレートを用いた研究によれば、3個のエポキシドのすべてが反応して優れた収率(92%)で生成物()が得られる。化合物()についてはアルカリ加水分解により89%の単離収率で化合物()が得られる。
A.MeOH(5mL)中にDGGA()(1.38g、5ミリモル)を含む攪拌されている溶液に、MeOH(5mL)中にEPC(0.79g,5ミリモル)を含む溶液を加え、室温で1日間攪拌した。しかしながら、シリカゲル上のカラムクロマトグラフィーによりこの生成物を単離すると、開環生成物()が生じ、それは以下のスペクトルをもっている:
MALDI−TOF:C2233;計算値435,実測値436(MH)および458(MNa)amu。
B.15mLのMeOH中にDGGA()(2.77g,10ミリモル)を含む攪拌されている溶液に、EPC(5.21g,33ミリモル)の溶液を加え、室温で2日間攪拌した。出発原料は完全に消費された。減圧下において回転蒸発器上で溶媒を除去した。Kugelrohr蒸溜により過剰のEPCを除去し、純粋な化合物()(6.91g,収率92%)を得た。これは以下のスペクトルを有する:
MALDI−TOF:C366110;計算値751,実測値774(MNa)amu。
C.丸底フラスコ(250mL,一つ口)に化合物()(6.91g,9.2ミリモル)を装入し、42mLのMeOHに溶解した。KOH水溶液(45%)(20.73g
の90%KOHを42mLの水中に溶解した)を上記の攪拌されている溶液に室温で5分かけて加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、予備加熱された油浴(85〜90℃)中に入れ、終夜加熱した。反応の進行をTLCにより監視した。回転蒸発器上でメタノールを除去し、水層をDCM(3x50mL)で抽出した。一緒にした抽出物をNaSO上で乾燥し、セライトを介して濾過し、回転蒸発器上で濃縮し、次いで高真空下で乾燥し、淡黄色のピペラジン表面のデンドリマー()を固体として得た(4.86g,収率89%)。それは以下のスペクトルをもっている:
MALDI−TOF:C2749;計算値535,実測値536(MH),558(MNa)amu。
スキーム72はこの反応を示す:
下記の実施例ではG=2,2.5,および3のPEHAMデンドリマーを例示する。
実施例68:実施例20から得られたピペラジンデンドリマーへの三官能基性アクリレート分岐セルの付加:ポリ(エステルアミン)デンドリマー,G=1
[(C)=TMPTA;(FF)=Et;(EX1)=PIPZ;(BR1)=TMPTA;(EX2)=PIPZ;(BR2)=TMPTA;(TF)=アクリレート;G=2]
アルミニウム箔で包まれ、攪拌棒を有する50mLの丸底フラスコに、TMPTA(3.64g、12.3ミリモル,4当量/NH)(Aldrich)および8mLのMeOHを加えた。この攪拌された混合物に、6mLのMeOH中に含まれるG=1,TEMPTAコア,PIPZ表面のポリ(エステルアミン)デンドリマー,(1.0g、0.51ミリモル,3.1ミリモルのNH)(実施例20により製造)を約5分かけて加えた。この混合物を25℃で24時間攪拌した。この混合物をヘキサンで抽出した(3x30mL)。MeOH層を、4℃に冷却された10gのMeOH中にPIPZ(3.0g、34.8ミリモル,約6当量/アクリレート)を含む混合物に10分かけて加えた。得られた混合物を25℃で約2時間攪拌した。この混合物をMeOHで固体分が約5%w/wになるまで希釈し、MeOH中で1Kの再生セルロース膜を用い、透析液を5回交換して約36時間透析した。保持物から揮発性物質を除去し所望の生成物(900mg、収率47%)を得た。この材料のTLC(MeOH中10%NHOH)は1個のみのスポットを示した。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDCl):δ0.82〜0.94(m,30H),1.34(q,2H),1.38(q,6H),1.49(bq,12H),2.42(m,84H),2.51(t,J=7Hz,60H),2.65(t,J=7Hz,60H),2.86(bs,84H),4.05(bs,60H);
13C NMR(125MHz,CDCl):δ7.36,7.44,22.40,22.71,31.97,32.11,32.18,32.30,32.38,40.81,40.87,40.92,45.73,45.84,52.63,52.70,52.74,53.40,54.05,54.10,63.50,64.06,64.47,171.88,171.95,172.03。
実施例69:四官能性のエポキシドTMPTGEをG=1、PIPZ末端PEHAMデンドリマーへ付加した後、ピペラジンでキャッピングするPEHAMデンドリマー、G=2の製造
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=TMPTGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=TMPTGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(TF)=第2級NH:G=2.5]
撹拌棒を取り付けた25mLの丸底フラスコにTMPTGE(2.3g、7.6ミリモル,10当量/NH)および12gのMeOHを加えた。この撹拌されている混合物を4℃に冷却し、これに3gのMeOH中に含まれたG=1,PIPZ末端のPEHAMデンドリマー(250mg,0.126ミリモル,0.75ミリモルのNH)(実施例22で製造)を5分間に亙って加えた。この混合物を密閉した容器の中でN雰囲気下において25℃で24時間撹拌した。この混合物を30gのMeOH中にPIPZ(10.0g,116.0ミリモル,5当量/エポキシド)を含む混合物に10分間に亙って加えた。この混合物を25℃で18時間撹拌した。この混合物の揮発分を回転蒸発器により除去し白色の固体を得た。高真空において140℃で1時間バブル・ツー・バブル型のKugelrohr蒸溜を用いPIPZを除去し、無色透明で粘稠な材料(6.0g)を得た。この材料を100gのMeOHに溶解し、4LのMeOH中で1Kの再生セルロース膜の中で透析を行い、透析液を24時間に亙り2回交換して生成物(1.4g)を得た。TLC(MeOH中NHOH)は若干の低分子量物質の存在を示した。さらに24時間同じ条件で透析を行い、精製された生成物(360mg、収率59%)を得た。TLCは低分子量物質が存在していないことを示した。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDOD):δ0.86(t,J=7.0Hz,12H),1.41(q,J=7.0Hz,8H),2.32〜2.45(m,H),2.5(bs,H),2.60(bs,H),2.84(t,J=7.0Hz,H),3.33〜3.35(bs,H),3.64(bs,H),3.37(bs,H),3.89(m,H):
13C NMR(125MHz,CDOD):δ8.04,8.07,23.91,44.59,46.21,54.61,55.49,62.66,63.28,68.49,68.67,72.68,75.43。
実施例70:ピペラジンで官能性化したポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマーへの四官能性エポキシド分岐セル試薬の付加
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=PETGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=2.5]
攪拌棒を含む25mLの丸底フラスコに、2.8gのPETGE(7.8ミリモル,10当量/NH)(実施例3により製造)および8gのMeOHを加えた。この攪拌された混合物に、3gのMeOH中に含まれる200mgのペンタエリトリトール・コア、G=1、ピペラジン表面のポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー(6.3x10−5モル,7.6x10−4モルのNH)(実施例25により製造)を約5分かけて加えた。この混合物をN雰囲気下で25℃において24時間攪拌した。この混合物を、80mLのMeOH中に溶解した40gのピペラジン(464ミリモル,15当量/エポキシド)の攪拌された混合物に、25℃において約5分かけて滴下した。この混合物を24時間攪拌した。得られたこの混合物の揮発性物質を回転蒸発器上で除去し、白色の固体残留物を得た。高真空および140℃においてバルブ・ツー・バルブ蒸溜装置を用い、ポット残留物が透明で粘稠な材料となるまで1時間、粗製残留物からピペラジンを除去した。重量5.65gのこの粗製残留物を20gのMeOH中に溶解し、MeOH中のSephadexTM LH−20カラムに加えた。500mLおよび3x25mLの空隙容量の画分を採取した。空隙容量の最後の2個の画分の中に生成物が見られることがTLC(MeOH中30%NHOH)により観察され、低分子量材料の存在は見られなかった。空隙容量の後、それぞれ15mLの合計49個の画分を採取した。純粋な生成物は画分1〜7中に観測され、これを2個の空隙容量と一緒にし、揮発性物質をとばし、390mgの生成物を得た。画分8〜21中では低分子量材料が生成物と混合していた。これらを一緒にし、揮発性物質をとばし、1Kの再生セルロース膜中で透析液を3回交換して(それぞれ2L)透析した。保持物から揮発性物質をとばして200mgの生成物を得た。画分22〜49は生成物を含有せず、低分子量材料のみを含んでいた。これらの画分から揮発性物質をとばし、4.5gを得た。生成物の合計重量は590mg(収率88%)となった。0.1%SDSを有する15%均一ゲル上におけるこの生成物のPAGEは、階層(ladder)G=2〜6のPAMAMデンドリマーおよびG=1の二量体から得られるG=4,EDAコア,TRIS PAMAMデンドリマー(分子量=18000)(Dendritic Nanotechnologies,Inc.)に対応するバンドを示した。階層がG=5と6の間の中心に対応するスポットまでゲル中を移動した他のバンドも観測された。このバンドはおそらくG=2の二量体である。レーンの上部には、より多くの移動しなかった材料が観察された。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,CDCl):δ46.28,46.98,54.69,55.58,62.66,63.28,68.52,68.72,71.32,75.30,75.61。
実施例71:ピペラジンでキャッピングしたG=2のピペラジン官能性をもつポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー,G=3への四官能性エポキシド分岐セル試薬の付加:
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=PETGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(IF6)=OH;(BR3)=PETGE;(IF7)=OH;(EX4)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=3.5]
攪拌棒を含む50mLの丸底フラスコに、15mLのMeOH中の5.2gのPETG
E(実施例Cにより製造)を加えた。この攪拌された混合物に、3gのMeOH中に含まれる200mgのG=2,ピペラジン表面のポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー,(1.88x10−5モル,6.7x10−4モルのNH)(実施例70により製造)を約5分かけて滴下した。この混合物をN雰囲気下で25℃において24時間攪拌した。得られたこの混合物を、140mLのMeOH中に73gのピペラジン(847ミリモル,15当量/エポキシド)を含む混合物に、25℃において約10分かけて滴下した。24時間後、回転蒸発器を用いてMeOHを除去し、白色の固体残留物を得た。高真空で140℃においてバルブ・ツー・バルブ蒸溜装置を用い、1時間の間或いはポット残留物が透明且つ粘稠になるまでピペラジンを除去した。この材料の重量は10.2gとなった。この材料を30gのMeOH中に溶解し、MeOH中のSephadexTM LH−20カラムに加えた。、空隙容量の後の最初の9個の画分は、TLC(MeOH中30%NHOH)により決定された低分子量の材料により汚染されていない生成物を含有することが見出された。これらの集められた画分から揮発性物質をとばし、820mg(収率80%)の生成物を得た。画分10〜22は、低分子量材料により汚染された生成物を含有していた。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,CDCl):δ46.29,46.89,47.00,54.70,55.59,62.67,63.29,68.58,68.73,70.41,71.34,74.06,75.45,75.62。
実施例72:ピペラジンでキャッピングしたG=1のピペラジン官能性をもつポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー,G=2への四官能基性エポキシド分岐セル試薬の付加:[透析を用いる過剰のエポキシドの除去]
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=PETGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(IF6)=OH;(BR3)=PETGE;(IF7)=OH;(EX4)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=2.5]
攪拌棒を含む50mLの丸底フラスコに、5.7gのPETGE(15.8ミリモル,16当量/NH)(実施例Cにより製造)および20gのMeOHを加えた。この攪拌された混合物に、5gのMeOH中に含まれた260mgのピペラジン表面ポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー,G=1,(8.2x10−5モル,9.8x10−4ミリモルのNH)(実施例25により製造)を5分かけて滴下した。この混合物を25℃において24時間攪拌した。この混合物をMeOHで約100mLに希釈し、5%の固体を含む溶液を得、それを1Kの再生セルロース膜の中に入れ、2LのMeOH中で透析液を2回交換して24時間透析した。この保持物の混合物を140gのMeOH中の75gのPIPZ(848ミリモル,341当量/エポキシド)に加えた。得られたこの混合物を室温で18時間攪拌した。回転蒸発器により揮発性物質を除去し、白色の固体を得た。140℃において高真空で1時間バルブ・ツー・バルブ蒸溜によりPIPZを除去し、MeOH中にあまり可溶ではない半透明の粘稠な材料を得た。この材料をMeOH中で16時間攪拌した後濾過し、濾液から揮発性物質を蒸発させると360mg(理論値1.2g)の所望の材料が得られた。
実施例73:ピペラジンでキャッピングしたピペラジン官能性のG=1、ポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー,G=2,(C)=ペンタエリトリトール,(TF)=ピペラジン[クエンチング]への四官能基性エポキシド分岐セル試薬の付加
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=PETGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(IF6)=OH;(BR3)=PETGE;(IF7)=OH;(EX4)=PIPZ;(TF)=第2級NH:G=2.5]
攪拌棒を含む50mLの丸底フラスコに、4.9gのPETGE(13.6ミリモル,NHにつき10当量)(実施例Cにより製造)および20gのMeOHを加えた。この急速に攪拌されている混合物に、3gのMeOH中に含まれる360mgのポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー,G=1,ピペラジン表面(1.13x10−4モル,1.36ミリモルNH)(実施例25により製造)を約5分かけて加えた。この混合物をN雰囲気下で密閉し、25℃において6時間攪拌した。この混合物を250gのMeOH中の250gのピペラジン(2.9モル,50当量/エポキシド)に約10分かけて加えた。この混合物をN雰囲気下において25℃で18時間攪拌した。回転蒸発器により揮発性物質を除去し、白色の固体を得た。高真空を用いて140℃でバルブ・ツー・バルブ蒸溜装置を用い、ピペラジンを除去して10gの透明で粘稠な材料を得た。この材料を30gのMeOH中に溶解し、MeOH中のSephadexTM LH−20カラム上で精製した。画分1〜9は純粋な生成物を含有することが見出され、画分10〜19は混合生成物と低分子量材料であることがTLC(MeOH中30%NHOH)により決定された。集められた画分1〜9から回転蒸発器を用いて高真空で揮発性物質をとばし、950mg(収率80%)の透明で粘稠な材料を得た。集められた画分10〜19から揮発性物質をとばし、1.6gを得た。この材料をMeOH中で、1Kの再生セルロース膜を用い、低分子量材料が除去されるまで透析し、150mgの純粋な生成物を得た。
実施例74:ピペラジンでキャッピングしたピペラジン官能基性G=1をもったポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー,G=2への四官能基性エポキシド分岐セル試薬の付加:[過剰のエポキシドを除去するための限外濾過]
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=PETGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(IF6)=OH;(BR3)=PETGE;(IF7)=OH;(EX4)=PIPZ;(TF)=第2級NH:G=2.5]
攪拌棒を含む50mLの丸底フラスコに、4.2gのPETGE(11.6ミリモル,16当量/NH)(実施例Cにより製造)および15gのMeOHを加えた。この均一な混合物に、3gのMeOH中に含まれる200mgのペンタエリトリトール・コア,G=1,ピペラジン表面のポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー,(6.29x10−5モル,7.55x10−4モルのNH)(実施例25により製造)を約5分かけて滴下した。この混合物を25℃において4時間攪拌した。この混合物を100mLのMeOHで希釈して5%w/w溶液を得、MeOH中のステンレススチールの接線流限外濾過装置で、20psi(138kPa)において温度を35℃に安定化させて限外濾過した。2.75時間の間浸透物を集め、1.4回の再循環で225mLの容積とした。次いでこの混合物を、140gのMeOH中の75gのピペラジン(871ミリモル)に、10分かけて滴下した。この混合物を25℃で18時間攪拌した。回転蒸発器上で揮発性物質を除去し、白色の固体残留物を得た。140℃において高真空で1時間のバルブ・ツー・バルブ蒸溜によりピペラジンを除去し、6gの透明で粘稠な残留物を得た。数分攪拌した後この残留物は透明で粘稠な液体ではなく、MeOH中に溶解しない多孔質の固体になった。この混合物を100mLのMeOH中で、25℃において20時間攪拌した。透明な液体をデカンテーションし、揮発性物質を蒸発させて360mgを得た。この材料を、MeOH中のSephadexTM LH−20を用い、TLC(MeOH中30%NHOH)で監視しながらそれぞれ8mLの画分を精製した。PAGEにより画分1〜9が所望の生成物を含有することが決定され、PAGEのベースライン上には260mgの量のかなりのオリゴマー性材料が存在した。
実施例75:ピペラジンでキャッピングしたピペラジン官能基性G=1をもつポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマーへの四官能基性エポキシド分岐セル試薬の付加[
保持物の温度制御]
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=PETGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(IF6)=OH;(BR3)=PETGE;(IF7)=OH;(EX4)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=2.5]
攪拌棒を含む50mLの丸底フラスコに、3.80gのPETGE(10.5ミリモル,15当量/NH)(実施例Cにより製造)および12gのMeOHを加えた。この均一な急速に攪拌されている混合物に、3gのMeOH中に含まれる180mgのG=1,ペンタエリトリトール・コアのポリ(アミノアルコールエーテル)デンドリマー,(5.66x10−5モル,6.8x10−4モルのNH)(実施例25により製造)を加えた。この混合物をN雰囲気下において密封した容器中で25℃で4時間攪拌した。この混合物を、MeOH中の1K再生セルロース膜を含有する接線流限外濾過装置に加え、約5%w/wの保持物の体積を80mLに保ち、温度を25〜27℃に維持した。3.4回の再循環の間に合計280mLの浸透物が得られた(4.5時間)。浸透物から揮発性物質をとばし、1.9g(50%回収)を得た。保持物を取り出し、限外濾過装置を80mLのMeOHで3回洗滌した。一緒にした溶液を、140gのMeOH中に75gのPIPZ(871ミリモル)を含む混合物に15分かけて滴下した。得られたこの混合物を25℃で18時間攪拌した。この混合物から揮発性物質を除去し、白色の固体を得た。140℃で高真空において1時間バルブ・ツー・バルブ蒸溜を行いこの混合物からピペラジンを除去し、4gの透明で粘稠な残留物を得た。この混合物を9gのMeOH中に溶解し、MeOH中のSephadexTM LH−20サイズ排除カラム上で精製した。575mLの空隙容量を採取した後、それぞれ8mLの48個の画分を集めた。純粋な生成物は画分1〜12中に観察され、それらから揮発性物質をとばして540mg(収率90%)の生成物を得た。画分13〜22中における生成物とペンタエリトリトールテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)エーテルの混合画分を集め、MeOH中で再生セルロース膜を用いて透析し、40mg(6%)を得た。画分23〜32中の実質的に純粋なペンタエリトリトールテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)エーテルを再循環させるために集めた。
実施例76:四つのアームのコアおよびヒドロキシ表面をもつPEHAMデンドリマーG=2をつくるための、実施例41の生成物とジエタノールアミン(DEA)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=トリアゾール;(BR1)=PETriGE;(IF2)=OH;(BR2)=DEA;(TF)=OH:G=2]
粗製生成物()を、3mLのt−ブタノール中に含まれるDEA(1.07g,10.26ミリモル,3当量/エポキシド)(Aldrich)でクェンチングした。反応混合物を室温で1日間撹拌し、次いで3日間45℃に加熱した。室温に冷却した後、反応混合物を300mLのMeOHで希釈し、僅かな未溶解の無機性の固体を濾別した。濾液を1Kのサイズ排除用の膜を通してUFによりさらに精製した。900mLの浸透物を捕集した後、保持物をUFから取り出し、UFをMeOHで洗滌した(3×50mL)。溶媒を回転蒸発器により除去し、黄褐色の液体を得、これを高真空下で乾燥して泡状の固体として所望のG=2デンドリマー()を得た(850mg,収率99%)。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.49〜2.80(m,H),3.40〜3.50(m,H),3.52〜3.70(m,H),3.81(bs,H),4.10〜4.20(m,H),4.38〜4.50(m,H),4.588(bs,H),7.99(s,4H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ29.99,45.51,45.68,53.39,57.47,58.46,59.63,64.32,68.44,69
.03,69.35,70.12,72.85,73.84,125.04,144.82.
次のスキーム73はこの反応を表す。
実施例77:第1級アミンからのエステル誘導体
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=ジエチレントリアミン;(BR2)その場=メチルアクリレート;(TF)=メチルエステル;G=2.5]
MeOH中のオクタアミン(実施例27により製造)の溶液を、MeOH中のメチルアクリレート(Acros)の溶液に0℃で滴下した(1.5当量/NH)。滴下の後、反応物が室温に温まるのに任せた。次いで混合物を40℃に24時間加熱した。次いで溶媒を除去し、生成物を以下のスペクトルを有する黄色の油として得た。
MALDI−TOF:計算値2146,実測値2169.662(MNa)amu。
スキーム74はこの反応を示す:
実施例78:デンドリマー(G=1)およびPETGEからのPEHAMデンドリマー(G=2)の合成
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=PETGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=2.5]
PETGE(4.40g,12.24ミリモル)(実施例Cにより製造)を20mLのMeOH中にとり、フラスコを氷浴中で4℃に冷却した。G=1デンドリマー(0.54g,0.17ミリモル,2.04ミリモルのNH)(実施例26により製造)を10mLのMeOH中に溶解し、上記の攪拌溶液に15分間かけて滴下した。氷浴を除去し、混合物を室温で20時間攪拌した。反応混合物をMeOH中で5%溶液とし、UF(1Kカットオフ)を行った。5回の循環の後(5x120mL)、保持物を限外濾過から回収した。限外濾過の濾液をMeOHで洗滌し(2x20mL)、EPC(3.38g,21.44ミリモル,3.5当量/エポキシド)でクェンチングし、減圧下で最少の熱を用い回転蒸発器上で15mLに濃縮した。
反応混合物を室温で16時間攪拌した。UF(1Kカットオフ)により過剰のEPCを分離した(2.33gのEPCが浸透物から回収された)。回転蒸発器上で溶媒を除去し、高真空下で乾燥し、2.3gのエステル表面のデンドリマーを得た。
エステル表面G=2デンドリマー(2.3g)を21mLのMeOH中に溶解した。KOH水溶液(14mLの水中に6.9gの90%を溶解した)を上記の攪拌溶液に5分間に亙って滴下した。フラスコに還流冷却器を取り付け、予備加熱した油浴(85〜90℃)中に入れて20時間加熱した。回転蒸発器上でMeOHを除去し、得られる水性反応混合物を20mLの水でさらに希釈し、氷浴を用いて10℃に冷却し、絶えず混合しながら6NのHClで中和した。pHを9に調整し、回転蒸発器上で濃縮して固体を得た。穏やかな熱(加熱銃により)をかけて固体を120mLのMeOH中に再溶解し、室温で放置した。ブフナー濾斗を介して固体を濾過し、MeOHで洗滌した。濾液を回転蒸発器上で濃縮して固体材料(3g)を得た。この材料に対しUF(1Kカットオフ)(5x120mL)を行い、微量のKClを除去した。保持物から溶媒を蒸発させ、PIPZ表面,G=2デンドリマー(1.66g,収率91.76%)を淡黄色の固体として得た。それは以下のスペクトルをもっている:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.37〜2.42(m,144H),2.51(bs,144H),2.58(bs,136H),2.83(bs,128H),3.30(bs,68H,−OH),3.34(s,36H,−NH),2.37(d,J=4.50Hz,136H),3.42〜3.45(bs,136H),3.90(bs,68H);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ45.09,45.80,53.50,54.40,61.47,62.10,67.35,67.55,69.24,70.12,72.85,74.20,74.42;
IR(ニート):νmax3385、2929,2924,2817,1649,1557,1454,1362,1321,1367,1106,1029,1004,860,825,784cm−1
MALDI−TOF:C497996104136;計算値10605,実測値4000〜10000amu。
AFMから測定される多分散度は1.091であった。
実施例79:デンドリマー(G=2)およびPETGEからのPEHAMデンドリマー(G=3)
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=PETGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(IF6)=OH;(BR3)=PETGE;(IF7)=OH;(EX4)=PIPZ;(TF)=第2級NH;G=0.5,1.5,2.5,3.5]
100mLの一つ口丸底フラスコにPETGE(15.55g,43.2ミリモル)(実施例Cにより製造)および35mLのMeOHを装入した。氷浴を用いてフラスコを10℃に冷却した。デンドリマー,G=2.5(1.06g,0.1ミリモル,3.6ミリモルのNH)(実施例78により製造)を15mLのMeOH中に溶解し、滴下濾斗を介して上記の攪拌溶液に20分間かけて加えた。氷浴を除去し、室温で42時間攪拌した。反応混合物を320mLのMeOHで希釈して5%メタノール性溶液にし、UF(1Kカットオフ)を行った。5回の再循環の後(5x120mL)、保持物と一緒には微量のPETGEしか存在しないことがTLCにより示された(11.78gのPETGEが浸透物から回収された)。
保持物を限外濾過液から回収し、限外濾過液をMeOHで洗滌した(2x20mL)。保持物の合計量は150mLであり、それをEPC(23g,145.56ミリモル,13.47当量/エポキシド)でクェンチングし、室温で4日間攪拌した。反応混合物をMeOHで希釈して5%メタノール性溶液にし、UF(1Kカットオフ)(14x120mL)により過剰のEPCを分離した(浸透物から19.15gのEPCが回収された)。保持物から溶媒を蒸発させ、5.57gのエステル表面G=3.5デンドリマーを泡状の固体として得た。
エステル表面G=3.5デンドリマー(5.38g)を250mLの丸底フラスコ中にとり、48mLのMeOH中に溶解した。KOH水溶液(45%)(16.14gの90%KOHを32mLの水中に溶解した)を上記の攪拌溶液に5分かけて加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、予備加熱した(85〜90℃)油浴中に入れ、36時間加熱した。副生成物として生成すると予測されたG=0エステルは残っていないことがTLCにより示された。反応混合物を室温に冷却し、回転蒸発器上で濃縮した。氷浴を用いて水性反応混合物を10℃に冷却した。時々振りながら6NのHClを加えた。40mL添加した後、pH試験紙により塩基性から酸性へpHが変化することが観察された。さらに6mLのHClを加えてpH5に調整した。次いで溶液を回転蒸発器上で減圧下において濃縮した(浴温は70℃である)。溶液が半分蒸発した後、フラスコの中で固体の生成が観察された。乾燥させて水を完全に除去した。フラスコを回転蒸発器から取り出し、加熱銃を用いて穏やかに加熱しながら残留物を150mLのMeOH中に溶解した。フラスコを机上に数分間放置した。ブフナー濾斗を介して固体材料を濾過し、100mLのMeOHで十分に洗滌した。固体は完全にはMeOH中に溶解せず、UFの速度が非常に遅いことが見出された。1Kの膜を介して6回再循環を行った後、保持物を回転蒸発器上で濃縮し、淡黄色で泡状の固体のPIPZ表面5.36gを得た(理論的収量は3.206gである)。
CDOD中のH NMRは、表面のPIPZからのすべてのプロトンが0.55ppmだけ低磁場側に移動したことを示した。材料は完全にはMeOH中に溶解しなかった。これは、キャビティー/内部の内側にゲスト分子が捕獲された結果の可能性がある。このことは最終的な収率が100%より大きいことからも明らかである。
上記の試料を水中で1Kの膜を介して透析し、透析液を2回交換して21時間透析した。保持物から回転蒸発器上で水を蒸発させ、高真空下で乾燥し、2.34g(収率71%)のG=3デンドリマーを淡黄色の固体として得た。第1の透析液を濃縮し固体が得られた。
透析液についてのMALDI−TOF分析は、ゲスト分子がG=0.5のデンドリマー、微量のG=0エステル、およびいくつかの他の同定されない化合物であることを示した。
保持物からの化合物のH NMRを記録し、表面のピペラジンのプロトンが0.55ppmだけ高磁場側に移動したことが見出された。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ2.53(bs,H),2.81(bs,H),3.23(bs,H),3.30(bs,H),3.45(bs,H),3.90(bs,H),4.07(bs,H);
13C NMR(75MHz,CDOD+3滴のDO):δ43.53,45.77,50,22,51.46,58.47,59.74,60.62,66.16,67.45,69.18,70.17,72.83,74.09;
MALDI−TOF:C15413084320424;計算値32882,実測値49617amu。
AFMから測定される多分散度は1.117であった。
実施例80:4,4’−メチレンビス(N,N’−ジグリシジルアニリン)(MBDGA)とジエタノールアミンとの反応
[(C)=MBDGA;(IF1)=OH;(BR1)=DEA;(TF)=OH;G=2]
グリシジルアニリン(I−b)(0.844g,2ミリモル)および30mLのMeOHを100mLの一つ口丸底フラスコ中に入れ、攪拌棒を取り付けた。DEA(1.68g,16ミリモル)を10mLのMeOH中に溶解し、上記の攪拌溶液に室温で加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、N雰囲気下において60℃で2日間加熱した。2日後、TLCは出発原料(I−b)が完全なに消費されたことを示し、MALDI−TOF
MSはオクタヒドロキシル末端(G=1)デンドリマー(III−f)およびヘキサヒドロキシル末端生成物に対する分子イオンピークを示した。回転蒸発器上で溶媒を除去し、透明な液体を得た。(III−f)に関するスペクトルは次の通り:
MALDI−TOF:C417412;計算値843;実測値866(MNa)、およびトリ付加生成物に対し761(MNa)amu。
以下のスキーム75はこの反応を示す:
実施例81:グリシジルアニリン(I−b)とジエチルイミノジアセテートとの反応
[(C)=MBDGA;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(TF)=エチルエステル;G=2.5]
DEIDA(1.512g,8ミリモル)を100mLの一つ口丸底フラスコ中にとり、12mLのMeOHを加えた。MBDGA(I−b)(0.422g,1ミリモル)を溶媒の混合物(3mLのDCMおよび5mLのMeOH)中に溶解し、上記の反応混合物に30分間かけて加えた。室温で反応混合物を2日間攪拌した後、MALDI−TOF質量分析はモノ−およびビス−付加生成物に関する分子イオンピークを示した。フラスコに還流冷却器を取り付け、40℃で3日間加熱した。回転蒸発器上で溶媒を除去し、淡黄色の液体を得た。反応混合物全体をシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーにかけた(7x1.5インチ)(17.8×3.8cm)。最初に40%酢酸エチル/ヘキサンを用いて過剰のDEIDAを溶離させ、続いて5%MeOH/クロロホルムを用いてオクタエステル末端(G=1)デンドリマー(III−g),0.92g(収率78%)を溶離させた。それは以下のスペクトルを有する:
H NMR(300MHz,CDCl):δ2.40〜3.80(m,H),3.90〜4.3(m,16H),4.7(m,4H),6.60〜6.76(m,4H),6.90〜7.10(m,4H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ14.43,21.29,39.90,45.57,45.71,45.91,50.64,50.79,50.88,51.18,51.97,52.06,53.22,53.03,53.54,53.97,54.23,54.62,55.00,55.88,56.07,56.48,56.59,56.92,58.68,58.98,59.28,59.63,60.63,60.99,61.11,66.60,66.92,67.13,67.62,112.33,112.76,112.98,113.12,113.33,129.67,129.79,129.91,167.37,169.66,171.92,171.97,172.02(見出された炭素の数はエステル交換生成物を示している);
MALDI−TOF:C579020;計算値1178,実測値1201(MNa)amu。
スキーム76はこの反応を示す:
実施例82:エステル末端(G=1)デンドリマーからのオクタアミン末端(G=1)デンドリマーの合成
[(C)=MBDGA;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(EX1)=EDA;(TF)=第1級NH;G=2]
EDA(66g,200モル当量)を、オーブンで乾燥した500mLの一つ口丸底フラスコに入れ、攪拌棒を取り付け、ゴムのセプタムで密閉し、氷浴を用いて0℃に冷却した。エステル表面のデンドリマー(III−g)(0.65g,0.55ミリモル)(実施例81から)を10mLのMeOH中に溶解し、均圧化濾斗を介して20分間に亙り上記の溶液に加えた。濾斗を除去し、フラスコをNガスでフラッシングし、ゴムのセプタムで密閉して冷蔵庫中で0℃において2日間保存した。2日後、反応混合物が室温に温まるのに任せた。減圧下において回転蒸発器上で過剰のEDAを除去し、ワックス状の無色の化合物を得た。反応混合物全体を30mLのMeOH中に溶解し、70mLのトルエンを加え、次いで回転蒸発器上で蒸発させた。この過程を3回繰り返し、残留したEDAを除去し、明黄色の固体のアミン表面デンドリマー(IV)(0.825g,収率98%)を得た。それは以下のスペクトルを有する:
13C NMR(125MHz,DMSO−d):δ41.97,42.53,49.27,52.96,54.09,56.76,57.56,59.90,60.44,66.76,112.57,112.71,129.71,171.16;
IR(ニート):νmax3291(br),2933,1653,1545,1517,1440,1358,1232,1189,1000,962,799,7322cm−1
MALDI−TOF:C571062212;計算値1290,実測値1313(MNa)amu。
スキーム77はこの反応を示す:
実施例83:アリル末端デンドリマーのデンドロン化
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=BAA;(BR2)=PAMAM型分岐セル;(IF2)=アリル;(TF)=ピロリドン;G=2.5]
ピロリドン表面を有する世代ゼロ(G=0),シスタミン・コアのPAMAMデンドリマー(571mg,0.5129ミリモル)(Dendritic Nanotechnologies,Inc.)を1.5mLの無水MeOH(Acros)中に溶解した。次いでDTT(71mg,0.462ミリモル,0.9当量のジスルフィド結合)を加えた。還元反応物をアルゴン下において室温で終夜攪拌した。別のフラスコで、オクタ−アリル生成物(57mg,0.0761ミリモル)(実施例28により製造)およびAIBN(17mg,0.104ミリモル)(Aldrich)を3mLの無水THF(Acros)に加えた。この溶液に、還元されたデンドロン溶液をアルゴン下で加えた。次いで反応混合物を終夜65℃に加熱した。次いで溶媒を除去し、粗製生成物を泡状の固体として得た(631mg,用いられた過剰のデンドロンのために>100%)。それは以下のスペクトルを有する:
MALDI−TOF:計算値3002.68(MNa),実測値3003.43(MNa)amu。
スキーム78はこの反応を示す:
実施例84:DNAコンパクションおよび抗バクテリア活性用の三つのアームをもったコアおよび第1級アミンの表面をもったG=2のPEHAMデンドリマーをつくるための、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルとジエチルイミノジアセテート(DEIDA)との反応生成物とトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)との反応
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(BR2)=TREN;(TF)=第1級NH:G=2]
100mLの丸底フラスコにTREN()(17.05g,116.82ミリモル,NH60当量/エステル)および40mLのMeOH(Fisher Scientific)並びに磁気撹拌機の撹拌棒を装入した。発熱的な混合を行った後、反応を停止させ(20分)、10mLのMeOH中にG=1のエステル(C4)(0.846g,0.97ミリモル,エステル5.84ミリモル;実施例23Bで製造)を含む溶液を室温において1時間に亙り滴下した。次にこの混合物を油浴に入れ、50℃で3日間加熱した。反応の進行はIR分光法で監視した。即ち1740−1cmにおけるエステルの振動の消失と1567−1cmにおけるアミドの振動の出現によって監視を行った。MALDI−TOF質量スペクトルによる分析は所望のG=2.0の生成物に対する質量を示し、1348[M+Na]および1201[M+Na]の所にループになった化合物を伴っていた(一つまたは二つのループ)。この反応混合物を700mLのMeOHで希釈し、1Kのサイズ排除膜を用いてUFを行った。1.8Lの浸透物を集めた後、UFから保持物を取り出し、溶媒を回転蒸発器により除去して淡黄色の粘稠な液体を得た。これを高真空下でさらに乾燥して所望のG=2デンドリマー()を得た(1.41g、収率98.94%)。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ0.86(3H,bt),1.38(2H,bs),2.32〜2.60(H,m),2.67〜2.76(H,m),3.29〜3.34(H,m),3.82(3H,bs):
13C NMR(125MHz,CDOD):δ8.14,24.06,38.57,38.63,39.98,40.16,44.59,54.00,55.09,55.28,57.21,58.02,60.19,63.05,63.28,69.38,69.94,72.52,72.96,75.00,173.76,173.86,174.03;
IR(ニート):νmax3298,2934,2842,1659,1572,1536,1470,1388,1357,1311,1116,973,819cm−1
MALDI−TOF MS:C631432712;計算値1470.9843.:実測値1494.2270[M+Na],1348.022[M+Na](一つのループになったもの),1201.0970[M+Na](二つのループになったもの)amu。
次のスキーム79はこの反応を表す。
実施例85:三つのアームのコアおよび生体適合性のあるピロリドン表面をもったPEHAMデンドリマーG=2.5をつくるための、実施例84で得られた生成物とイタコン酸ジメチル(DMI)との反応
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(BR2)=TREN;(EX1)=DMI;(TF)=メチルエステル:G=2.5]
冷たい(0℃)DMI(2.84g,18.0ミリモル,3当量/NH)(Acros Organics)の溶液に、G=2デンドリマー()(0.7435g,0.5ミリモル,NH6ミリモル;実施例84から製造)を5mLのMeOH中に含む溶液を30分間に亙って滴下した。添加完了後、フラスコをセプタムで閉じ、室温に加温し、機械的に撹拌しながら60時間放置した。MALDI−TOF質量分析の結果、所望の生成物に期待される質量、および1個、2個、3個のループになったピロリドン表面をもつ副成物に対する質量のピークが示された。さらに他の1.42gのDMIを加え、36時間の間撹拌した。反応混合物をMeOH中で希釈して2.5〜5%w/wにし、1Kのサイズ排除膜を用い、20〜22psi(137.9kPa)の圧力でUFにかけた。800mLの浸透物を集めた後、保持物を限外濾過装置から取り出し、MeOHで洗滌した(3×50mL)。溶媒を保持物から回転蒸発器により除去して液体を得、これをさらに高真空で乾燥してピロリドン表面のG=2.5デンドリマー(4)を吸湿性の固体として得た(1.166g,収率74.8%)。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,CDOD):δ0.83(3H,bt),1.37(2H,bq),2.65(H,bs),3.30〜3.35(H,t,J=5.10Hz),3.65(H,s),3.68〜3.73(H,bs),3.84〜3.96(H,bs);
13C NMR(75MHz,CDOD):δ8.17,24.05,34.97,35.06,38.16,38.39,41.65,41.96,44.61,50.96,51.98,52.55,54.05,54.68,60.25,62.50,69.34,72.86,75.01,173.69,174.99,175.19;
IR(ニート):νmax3308,2955,2883,2842,1736,16
75,1541,1495,1439,1362,1275,1203,1173,1106,1024,932,855,753,697cm−1
MALDI−TOF MS:C1352152748;計算値2984.3,実測値3007.3[M+Na]amu。
次のスキーム80はこの反応を表す。
実施例86:DNAコンパクションおよび抗バクテリア活性用の四つのアームのコアおよび第1級アミン表面をもつPEHAMデンドリマーG=2をつくるための、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルおよびジエチルイミノジアセテート(DEIDA)の反応の生成物とトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(BR2)=TREN;(TF)=第1級NH;G=2]
250mLの丸底フラスコに、TREN()(52.26g,358.0ミリモル,120NH2当量/エステル),50mLのMeOH(Fisher Scientific)および撹拌棒を装入した。発熱的な混合の後に反応を停止し(30分)、10mLのMeOH中にG=1エステル(C5)(1.25g,1.12ミリモル,8.95エステルミリモル:実施例51で製造)を含む溶液を1時間に亙って室温で滴加し、この混合物を一晩撹拌した。MALDI−TOF質量分析により、所望の生成物に対し期待される質量ピーク、並びに1個および2個のループをもった副生成物に対する質量ピークが示された。IRスペクトルを測定し、1575cm−1におけるアミドの振動が存在し、1740cm−1におけるエステルの振動は存在しないことが示された。さらに36時間撹拌を続けた。次に反応混合物をMeOH中で希釈して5%w/wの溶液にし、1Kのサイズ排除膜を用いUFを行った。3.5Lの浸透物を集めた後、UFから保持物を取り出し、溶媒を回転蒸発器により除去し、残った生成物を高真空下で乾燥して淡黄色の泡状の固体()(2.02g、収率94%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDOD):δ2.49〜2.59(H,m),2.62(H,bt),2.66(H,s),2.68(H,s),2.69(H,s),2.70(H,s),2.73〜2.82(H,m),3.29〜3.47(H,m),3.82(H,bs):
13C NMR(125MHz,CDOD):δ38.64,40.19,48.48,49.85,53.94,55.10,55.29,57.66,58.10,60.23,63.06,69.33,71.41,75.ll,173.70,173.
80,173.97:
IR(ニート):νmax3313,3078,2934,2868,1649,1557,1541,1475,1449,1362,1306,1163,1101,978,818cm−1
MALDI−TOF MS:C811843616;計算値1918.6,実測値1941.8[M+Na]amu。
次のスキーム81はこの反応を表す。
実施例87:四つのアームのコアおよび生体適合性のピロリドン表面をもったPEHAMデンドリマーG=2.5をつくるための、実施例86の生成物とイタコン酸ジメチル(DMI)との反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(BR2)=TREN;(EX1)=DMI;(TF)=メチルエステル:G=2.5]
DMI(3.792g,24.0ミリモル)(Acros Organics)を15mLのMeOH(Fisher Scientific)中に含む冷たい(10℃)溶液に、G=2デンドリマー()(0.959g,0.5ミリモル、NH8ミリモル,実施例86で製造)を15mLのMeOH中に含む溶液を30分間に亙って滴下した。添加完了後、反応混合物を徐々に室温に温まるに任せ、2日間撹拌した。MALDI−TOF質量分析法により、所望の生成物および若干のループをもった材料に対し期待される質量が示された。2.0mLのMeOH中に1.896g(12.0ミリモル)のDMIを含むさらに他の溶液を加え、24時間撹拌した。この反応混合物をMeOH中で希釈して2.5〜5%w/wにし、1Kのサイズ排除膜を用い、20〜22psi(137.9kPa)においてUFを行った。1Lの浸透物を集めた後、UF装置から保持物を取り出し、UF装置をMeOHで洗滌した(3×50mL)。溶媒を回転蒸発器により保持物から除去して粘稠な液体を得、これをさらに高真空下で乾燥してピロリドン表面のG=2.5デンドリマーを吸湿性の固体()として得た(1.56g、収率79.27%)。そのスペクトルは次の通り:
HNMR(500MHz,CDOD):δ2.65(H,bs),3.30〜3.47(H,bs),3.65〜3.68(H,m),3.72〜3.74(H,m),3.88(H,m);
13C NMR(125MHz,CDOD):δ34.96,35.06,38.
16,38.40,41.65,41.96,42.18,46.95,49.85,50.95,51.98,52.24,52.84,52.94,54.05,54.69,60.22,69.35,71.43,75.11,173.65,175.01,175.15;
IR(ニート):νmax3308,2950,2878,2817,1736,1675,1536,1495,1434,1362,1265,1203,1168,1106,1019,937,855,753,702cm−1
MALDI−TOF MS:C1772803664;計算値3936.3,実測値3957.7[M+Na]amu。
次のスキーム82はこの反応を表す。
実施例88:DNAコンパクションおよび抗バクテリア活性用の四つのアームのコアおよび第1級アミン表面をもつPEHAMデンドリマーG=2をつくるための、実施例56の生成物とトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)との反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(BR1)=DETA;(EX1)=DMI;(BR2)=TREN;(TF)=第1級NH:G=2]
250mLの丸底フラスコの中でTREN(11.42g,78.22ミリモル,51.0当量/エステル)(Dow Chemical)を10mLのMeOHに機械的に撹拌しながら溶解し、0℃に冷却した。60mLの添加濾斗を介しデンドリマー(II)(0.392g,0.192ミリモル:実施例56で製造)を7.5%のMeOH溶液として25分に亙って添加した。さらに15mLのMeOHを洗滌液として使用した。FT−IRを用い1736cm−1のメチルエステルの振動がなくなることによって反応を監視した。反応物から30.06gのアリコートを取り出し、1000mLのMeOH中の1,000Daltonの透析膜(直径38mm、長さ4cm;Spectra/Por(R),Spectrum Laboratories)の中に入れた。5時間後、16時間後、さらにその後8時間して、全体的なMeOHを交換した。生成物を100mLの丸底フラスコに移し、溶媒を回転蒸発器により除去した。残留物を24時間高真空下に置き、暗褐色の無定形の吸湿性の生成物(III)(0.230g、収率88%、理論収量0.261g)を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,CDOD):δ2.52(8H,s),2.72(8H,s),3.14(2H,s),3.53(2H,s),4.89(16H,s),6.68(1H,s),7.15(1H,s):
13C NMR(75MHz,CDOD):δ35.94,38.07,38.93,40.75,41.92,69.25,115.17,149.32,156.29,162.48,168.36,157.09,175.49:
MALDI−TOF:C1422504424;計算値2957.8,実測値2981.4[M+Na]amu。
次のスキーム83はこの反応を表す。
実施例89:芳香族の四つのアームのコアおよび生体適合性をもつPEHAMデンドリマーG=2をつくるための、実施例56の生成物とトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)との反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(BR1)=DETA;(EX1)=DM1;(BR2)=TRIS;(TF)=OH:G=2]
100mLの丸底フラスコの中でTRIS(0.722g,5.97ミリモル,3.22当量/エステル)を25mLのDMSO(Acros Organics)に溶解した。この撹拌されている反応混合物に粉末濾斗を介してデンドリマー(II)(0.472g、0.231ミリモル、実施例56で製造)を加え、粉末濾斗を10mLのDMSOで洗滌した。粉末濾斗を介して炭酸カリウム(0.011g,0.104ミリモル)(Acros Organics)を加え、残留した粉末を10mLのDMSOで洗滌した。反応をFT−IRで監視した。1736cm−1のエステ ルの振動が完全になくなった時、反応物を水で1000mLに希釈し、3Kのサイズ排除膜を使用してUFを行った。UF完了時において保持物を500mLの 丸底フラスコに移し、溶媒を回転蒸発器により除去した。残った黄色のペーストを高真空下で24時間乾燥し、所望の生成物(IV)(0.520g,収率78.5%、理論収量0.662g)を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,DO):δ2.46(1H,s),2.53(1H,s),2.66(1H,s),2.84(1H,s),3.06(1H,s),3.16(1H,s),3.52(2H,J=3.0Hz),4.77(10H,s),7.05(1H,s),7.41(1H,s):
13C NMR(75MHz,DO):δ33.64,35.07,37.55,39.57,43.28,51.49,53.42,59.07,63.23,64.86,117.28,132.05,177.92,181.75:
MALDI−TOF:C1342102048;計算値2757.0,実測値2781.3[M+Na]amu。
次のスキーム84はこの反応を表す。
実施例90:四つのアームのコアおよびエステル表面をもつG=2.5のPEHAMデンドリマーをつくるための,テトラフェニロールエタングリシジルエーテルとトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)との生成物とアクリル酸メチルとの反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(BR1)=TREN;(EX1)=アクリル酸メチル;(TF)=メチルエステル:G=2.5]
50mLの丸底フラスコに、6mLのMeOH中のアクリル酸メチル(4.0g,46.0ミリモル,2当量/NH)を加えた。4℃に冷却したこの混合物に10mLのMeOH中のテトラフェニロールエタンテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−(ビス−アミノエチル)アミン)(G1)(1.6g,1.5ミリモル,12.4ミリモルのNH;実施例58で製造)を機械的に撹拌しながら3分間に亙って加えた。この混合物が温かくなるに任せ、25℃で48時間Nの保護雰囲気下で密閉して撹拌した。揮発性物質を回転蒸発器により除去し、残留物を50mLのMeOHに再溶解し、再び回転蒸発器により蒸発させた。再び溶解させ蒸発させることを3回繰り返した。得られた残留物を25℃において高真空下で5時間乾燥し、所望の生成物(II)(2.4g、収率67%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,CDCl):δ49.80,51.01,52.08,52.67,53.88,58.04,68.19,70.25,114.55,129.73,136.90,157.13,173.36:
MALDI−TOF MS:C1181861240;計算値2411.3,実測値2413[M]amu。
次のスキーム85はこの反応を表す。
実施例91:芳香族の四つのアームのコアおよび生体適合性の陰イオン性のカルボン酸ナトリウム表面をもったG=2.5のPEHAMデンドリマーをつくるための、実施例90の生成物と炭酸カリウムとの反応
[(C)=TPEGE;(BF1)=OH;(BR1)=TREN;(EX1)=アクリル酸メチル;(TF)=COONa:G=2.5]
50mLの丸底フラスコに、機械的に撹拌しながらカルボン酸ナトリウム(700mg,6.53ミリモル,1.9当量/エステル)および20mLの脱イオン水を加えた。この均一な溶液に20mLのMeOH中にG=2のメチルエステル表面をもつデンドリマー(II)(518mg,21.0ミリモル,3.44ミリモルのエステル;実施例90で製造)を含む溶液を加えた。この混合物をNの保護雰囲気下において3日間25℃で撹拌した(この混合物は最初は曇っていたが、2.5時間撹拌すると透明になった)。次いでこの混合物を150mLの脱イオン水で希釈し、1Kの再生セルロース膜を含む接線流UF装置を用い圧力20psi(137.9kPa)において限外濾過を行い、全部で1Lの浸透物を得た。揮発性物質を回転蒸発器により除去した。残留物をMeOHに溶解し、揮発性物質を回転蒸発器により2回除去した後、高真空下で乾燥して所望の生成物(III)(540mg、収率98%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,DO):δ34.38,47.16,52.68,58.15,70.21,72.02,117.44,132.12,140.60,158.88,181.51;
MALDI−TOF MS:C10213812Na1640;計算値2540.1,実測値2352[M−2アクリル酸ナトリウム]amu。
次のスキーム86はこの反応を表す。
実施例92:芳香族の四つのアームのコアおよび生体適合性のヒドロキシル表面をもったPEHAMデンドリマーG=3をつくるための、実施例90の生成物とトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)との反応
[(C)=TPEGE;(IF1)=OH;(BR1)=TREN;(EX1)=アクリル酸メチル;(BR2)=TRIS;(TF)=OH:G=3]
撹拌棒を含みセプタムが取り付けられた100mLの丸底フラスコを、Nガスを流しながら焔で乾燥した。25℃に冷却し、30mLの無水DMSO中にG=2のメチルエステル表面のデンドリマー(II)(2.4g,1.0ミリモル,16ミリモルのエステル;実施例90で製造)を含む溶液を注射器を介して加えた。この混合物にTRIS(3.2g,26.4ミリモル,2当量)を加えた後、無水炭酸カリウム(4.0g,28.9ミリモル,1.1当量/エステル)を加えた。得られた混合物をN雰囲気下で24時間迅速に撹拌した。粗製物のIRはこの時間後に1736cm−1のカルボニルの振動が消失したことを示した。反応混合物を脱イオン水で希釈して3%w/wの混合物にし、次いで濾過して900mLの浸透物を得た。他の600mLの浸透物を限外濾過(6回再循環させて)した後、回転蒸発器により保持物を濃縮し、淡黄色の固体を得た。この固体を50mLのMeOHに溶解し、回転蒸発器で3回再濃縮し、ふわふわした粉末を得た。この粉末を高真空下でさらに乾燥し、所望の生成物(IV)(3.54g、収率93%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz):δ35.51,51.78,52.45,54.45,63.31,64.83,70.21,117.23,131.99,140.05,159.50,177.84:
MALD1−TOF MS:C1662982872;計算値3838.1,実測値3855[M+Na]amu。
次のスキーム87はこの反応を表す。
実施例93:四つのアームのコアおよびピペラジン表面をもつPEHAMデンドリマーG=1をつくるための、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルと実施例10Bの生成物との水中における反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(TF)=第2級NH:G=1.5]
500mLの丸底フラスコに、G=0のPEHAMデンドリマー(A5)(5.88g,8.34ミリモル,6当量/PETGE;実施例10Bで製造)および57.0gの水を、炭酸カリウム(127g,9.19ミリモル,1.1当量/NH)(Acros Organics)と共に機械的に撹拌しながら加えた。この溶液に、8.0gの水に溶解したPETGE(0.499g,1.34ミリモル)をピペットを介して10分間かけて滴下した。この反応混合物を22℃において24時間N雰囲気下で撹拌した後、さらに24時間45℃に加熱した。48時間後、反応物を22℃に冷却し、水で1000mLに希釈した。この生成物を3KのUFにかけ、14Lの浸透物を集めた。水を回転蒸発器により除去し、高真空下で残留物を24時間乾燥してG=1のデンドリマー()(1.51g、収率64.5%、理論収量2.34g)を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR:(300MHz,DO):δ2.36,(m,8H),2.74(s,2H),3.374(m,6H),3.92(s,1H),4.68(dd,J=5.85Hz,5H);
13C NMR:(75MHz,DO):δ44.03,45.57,50.83,52.52,53.26,60.6,9,61.25,67.25,70.15,74.47,78.96;
MALDI−TOF:C14930032;計算値3180,実測値3181[M]amu。
次のスキーム88はこの反応を表す。
実施例94:四つのアームのコアおよびヒドロキシル表面をもつPEHAMデンドリマーG=2をつくるための、実施例93の生成物とグリシドールとの反応
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(BR2)=グリシドール;(TF)=OH:G=2]
100mLの丸底フラスコの中で、グリシドール(237mg,3.2ミリモル,2.12当量/NH)(Aldrich)を8mLの水に溶解した。G=1のPEHAMデンドリマー()(400mg,0.126ミリモル,1.51ミリモルのNH;実施例93で製造)を12mLの水に溶解した後、炭酸カリウム(220mg,1.59ミリモル,1.06当量/NH)(Acros Organics)を加えた。デンドリマーと塩基との透明な溶液をピペットを介してグリシドール溶液に機械的に撹拌しながら滴下した。72時間後、MALDI−TOFはグリシドールが消費されデンドリマー()と反応したことを示した。この混合物に対し3KのUFを行い、8Lの浸透物を捕集した。保持物を集め回転蒸発器により水を蒸発させた。残留物を一晩高真空下でさらに乾燥し、所望の生成物(II)(760mg、収率100%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,DO):δ2.48(3H,s),2.58(2H,s),2.87(2H,s),3.49(2H,s),3.90(1H,s),4.03(2H,s),4.80(4H,s,J=7.8Hz);
13C NMR(75MHz,DO):δ46.52,48.10,55.01,55.65,61.81,63.21,63.73,65.27,67.22,69.76,71.32,72.67,73.11,74.79,76.58,76.99:
MALDI−TOF:C1833683264;計算値4041.1,実測値4
080.5[M+K]amu。
次のスキーム89はこの反応を表す。
実施例95:単一焦点PAMAMデンドロン、シスタミン・コアの世代のテトラアセトアミド表面
[(C)または(BR)=単一部位反応性デンドロン;G=0.5]
世代=0,シスタミンコア,アミン表面のデンドリマー2.315g(3.80ミリモル)を5mLのMeOH中に溶解した。次いで1.847g(18.25ミリモル)のTEAをこの溶液に加えた。氷浴を用いてこの混合物を0℃に冷却した。次いで1.725mL(18.25ミリモル)の無水酢酸を滴下した。次に反応物が室温に温まるのに任せて終夜攪拌した。TLCは、すべての出発原料が消費されたことを示した。次いで溶媒を除去し、残留物に高真空をかけ、粗製生成物を褐色の固体3.47gとして得た。この粗製材料(1.27g)をSiOクロマトグラフにより、6:1:0.02のCHCl:MeOH:NHOHの溶媒を用いて精製し、白色の固体として融点141.0〜142.0℃の生成物593.3mgを得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(300MHz,DO):δ1.82(s,12H),2.25(m,8H),2.64(m,16H),3.19(t,16H),4.67(s,8H);
13C NMR:δ21.92,32.52,34.39,38.60,38.66,48.77,51.43,174.14,175.01。
1.[シスタミン];Gen=0;デンドリ−PAMAM;(アセトアミド)デンドリマーの還元:
148.8mg(0.1915ミリモル)のデンドリマーを2mLのMeOH中に溶解した。MeOHは使用前に窒素を15分間流して空気を追い出した。次いで28mg(0.182ミリモル,デンドリマーの0.95当量)のDTTをこの溶液に加えた。反応混合物をN雰囲気下において室温で2日間攪拌した。TLCは、すべてのDTTが消費されたことを示し、スポットはTLCのプレート上でエルマン試薬に陽性であった。生成物をこれ以上精製しないで次の反応に用いた。
2.焦点の、チオールで官能基化されたPAMAMデンドロンとアクリル酸メチルとの反応:
段階2の反応溶液に、117mg(1.36ミリモル)のアクリル酸メチルを加えた。次いで反応物を40℃に2時間加熱した。TLCは、出発原料が残っていることを示した。次いでさらに117mgのアクリル酸メチルを加えた。TLCは、4時間後に反応が完了したことを示した。回転蒸発器により溶媒を除去した。残留物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、104mgの生成物を淡い白色の固体として得た:融点128.0〜129.5℃。
H NMR(300MHz,CDCl):δ1.93(s,6H),2.32(m,8H),2.65(m,12H),3.29(m,4H),3.65(s,3H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ23.10,27.13,29.80,33.69,34.58,39.22,39.78,49.86,51.84,53.03,171.27,172.33,173.00。
3.焦点の,チオールで官能化されたPAMAMデンドロンと2−イソプロペニルオキサゾリンとの反応:
段階2の反応溶液に、15.4mg(0.136ミリモル)のイソプロペニルオキサゾリンを加えた。次いで反応物を40℃に2.5時間加熱した。TLCは、出発原料が残っていることを示した。次いでさらに3.0mgのイソプロペニルオキサゾリンを加えた。4時間後にTLCは反応が完了したことを示した。回転蒸発器により溶媒を除去した。残留物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、58mgの生成物をワックス状の白色の固体(85%)として得た;融点92.0〜95.0℃;これは以下のスペクトルを有する:
H NMR(300MHz,CDCl):δ1.17(d,J=6.6Hz,3H),1.89(s,6H),2.27(t,J=6.0Hz,6H),2.47〜2.78(m,17H),3.74(t,J=9.6Hz,2H),4.14(t,J=9.6Hz),7.32(s,2H),7.87(s,2H);
13C NMR(75MHz,CDCl):δ17.17,23.07,29.98,33.70,34.08,36.11,39.12,39.77,49.91,52.92,53.97,67.37,170.29,171.19,172.99。
スキーム90は上記の反応を示す:
実施例96:活性をもった焦点官能基性[FF]を有する二つのデンドロンに分離することができる、開裂可能なジスルフィド(S−S)コアの周りに構築されたPEHAMデンドリマー
[(C)=BPEDS;(IF1)=OH;(BR1)=PETGE;(EX1)=PEA;(TF)=第2級NH:G=1]
A.ビス(2−ピペラジノエチル)ジスルフィド・コアの製造
撹拌棒を含み添加濾斗、凝縮器およびガラスの栓が取り付けられた100mLの三つ口丸底フラスコに、40mLのベンゼン中のピペラジン(5.8g,67.0ミリモル)を加えた。この混合物をNガス下においてゆっくりと還流させながら加熱し、次いで20mLのベンゼン中のエチレンスルフィド(1.0g、10mL、16.8ミリモル)(Aldrich)を30分間に亙って滴下した。得られた混合物をNガス下においてさらに2時間ゆっくりと還流させた。揮発性物質を回転蒸発器により除去し粗製の残留物(7.0g)を得た。この残留物を、溶離液として濃アンモニア、メタノールおよびクロロホルム(5:25:75)を含んで成る混合物を使用しシリカゲル・ガスクロマトグラフィーにかけて精製し、精製された生成物(1.76g、収率72%)を得た。TLC(5:25:75の濃アンモニア、メタノールおよびクロロホルム)分析の結果、過剰のエチレンスルフィドに対するR=0.3および所望の生成物に対するR=0.5の二つの成分の混合物であることが示された。13C NMR分光法により両方の化合物のほぼ1:1の混合物であることがわかった。従ってこの混合物を還流ベンゼンの中でさらに7時間加熱した後、2時間空気を通した。この材料の13C NMRは約90%が所望の生成物であることを示した。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(75MHz,アセトン−d):δ36.93,46.70,55.21,59.04:
MALDI−TOF MS:C1226;計算値290.2,実測値291[M]amu。
次のスキーム91はこの反応を表す。
B.エポキシド表面をもつPEHAMデンドリマーG=0をつくるための、ビス(2−ピペラジニルエチル)ジスルフィドと過剰のペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)分岐セル[BR]との反応
撹拌棒を含む50mLの丸底フラスコに、PETGE(8.5g,23.6ミリモル,6当量/NH)および25mLのMeOHを25℃において加えた。この混合物に2.0mLのMeOH中のBPEDS(550mg,1.89ミリモル,3.8ミリモルのNH)を機械的に撹拌しながら25℃において5分間に亙って加えた。得られた混合物をさらに18時間N雰囲気下で撹拌した。この混合物の半分をMeOH中でUFにより処理し、1Kの再生セルロース膜を含む接線流UF装置を使用し125mLの保持物溶液として過剰のPETGEを除去し、600mLの浸透物(再循環5回)を得た。MALDI−TOF質量スペクトルは所望の生成物(約960mg,収量0.95ミリモル)を示した。そのスペクトルは次の通り:
MALDI−TOF MS:C468216;計算値1010.5,実測値1011[M]amu。
次のスキーム92はこの反応を表す。
C.第1級アミン表面をつくるための、ビス(2−ピペラジニルエチル)ジスルフィド・コア(BPEDS)およびペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)分岐セル[BR]をもつPEHAMデンドリマーと過剰のメチルイソプロピルイミノエチルピペラジンをもつエポキシド末端官能基性[TF]との反応
100mLの丸底フラスコの中で、MIPDBP(6.5g,33.0ミリモル)および上記Bから得られた保持物250mL(960mg,0.95ミリモル)を機械的に撹拌しながら混合し、24時間50℃に加熱した。溶媒を回転蒸発器により除去し、この粗製物をさらに1Kの再生セルロース膜を含む接線流UF装置を使用し、MeOH中でUFにより精製して過剰のMIPIEPを除去した。所望の生成物はMALDI−TOF質量
分析法により次のように同定された。
MALDI−TOF MS:C821722216;計算値1786,実測値1785[M]amu。
次のスキーム93はこの反応を表す。
実施例97:ポリ(エチレンイミン)およびピペラジンでキャッピングされたペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル表面から得られる棒状のデンドリマー(G=1)
[(C)=PEI;(BR1)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(TF)=第2級NH:G=1.5]
A.ポリ(エチレンイミン)とペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテルとの反応、およびそれに引き続くN−ピペラジンカルボン酸エチルとの反応
撹拌棒を含む250mLの丸底フラスコに、PETGE(14.5g,40.3ミリモル,6.9当量/NH)および39mLのMeOHを加えた。この混合物を撹拌して4℃に冷却し、これに4mLのMeOH中のPEI(250.0mg,5.8ミリモルのNH,DP=21,MALD1−TOF質量スペクトルによるピーク・シグナルによる)を加えた。この混合物を25℃に温まるままに任せ、Nの保護雰囲気下で24時間撹拌した。反応混合物のMALDI−TOF質量スペクトルは4591amu(理論値:8482amu)の質量ピークを示し、このことはグリシジルエーテルの54%が重合体骨格にグラフト化していることを示している。この混合物に39mLのMeOH中のEPC(39.0g,246.0ミリモル,1.5当量/エポキシド)を加えた。この混合物を24時間40℃で撹拌した。次いで揮発性物質を回転蒸発器により除去した。バルブ・ツー・バルブKugelrohr蒸溜を用い、高真空で170〜200℃においてこの粗製物の過剰のピペラジンを除去し、37.0gの残留物を得た。この残留物のMALDI−TOFの分析によれば6245amuの所にピークが示され、このことは60%のグラフト化を示している。残留物を40mLのMeOHに溶解し、MeOH中でシリカゲル(150g,60Å,200〜430メッシュ)を含むカラムに入れた。15個の100mLのMeOHの画分を用いて溶離させ、テトラグリシジルエーテルのグラフト化しなかった生成物およびモノ保護化されたピペラジンを回収した。生成物をMeOH中20%の水酸化アンモニウムを用い8個の100mLの画分で溶離させた。これらの画分を回転蒸発器により濃縮し、所望の生成物(1.55g,理論値3gに関し60%の回収率)を得た。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,CDOD):δ14.95,15.06,44.72,46.99,54.62,62.47,62.71,68.74,71.36,75.48,75.58,157.10(1−ピペラジンカルボン酸エチルと反応させた最終生成物);
MALDI−TOF MS:C39969321168;計算値8482(100%グラフト化),実測値6245(約60%グラフト化)amu(エポキシド中間体)。
B.G=1のポリ(エチレンイミン)棒状デンドリマーの保護基の加水分解
撹拌棒を含む50mLの丸底フラスコに、KOH(4.7g,71.0ミリモル,16
当量/カルバメート)および10mLの脱イオン水を加えた。この均一な溶液に14mLのMeOH中のポリ(エチレンイミン)棒状デンドリマー(1.47g,14ミリモル,1.6ミリモルのカルバメート)(実施例97Aで製造)を滴下した。この混合物をN雰囲気下で75℃において16時間加熱した。この混合物を室温に冷却し、12NのHClで酸性化してpHを3にし、次いで水酸化カリウムを用いてpH10.5の塩基性にした。揮発性物質を回転蒸発器により除去した後、50℃で高真空下において乾燥した。残った固体分を100mLのMeOH中で25℃において3時間撹拌した。溶解しなかった塩を沈降させ、メタノール溶液をデカンテーションした。この過程をさらに2回繰り返した。次に一緒にしたメタノール溶液を回転蒸発器により濃縮した後、残留物を高真空下において乾燥し、1.2gの淡褐色の固体を得た。この材料をMeOH中でSephadexTM LH−20カラムに入れ、溶離させて30個の2mLの画分を得た。画分1〜7を一緒にし、回転蒸発器により濃縮して所望の生成物(540mg)を得た。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,CDOD):δ46.29,47.04,55.57,63.30,68.53,71.39,75.68;
MALDI−TOF:C6091218126168;計算値13908(100%グラフト化),実測値6245(全体の約45%がグラフト化)amu。
次のスキーム94はこの反応を表す。
実施例98:不規則な超分岐デンドリマー。エポキシ重合体をつくるためのアミンとエポキシドとの反応は多くの種類の市販の単量体の基礎になっている。一般に、特定の用途
のために単量体を重合させる。これらの重合体は保護被膜、膠、結合剤として広く使用され、一般にそれらの高い熱安定性および靭性(高い引張り強さ)のために魅力的である。この種の重合体にPEHAM反復単位を介してデンドリマーを導入すると、もっと融通性が得られるに相違ない。「樹枝状ポリマーの状態」を利用して重合度を注意深く調整すれば広い範囲の物理的および化学的性質が得られるはずである。またデンドリマーをベースにした重合体はデンドリマーが成長する結果として、よりコンパクトな構造をもっているに違いない。
[(C)=オリゴ(ネオペンチルジグリシジルエーテル);(IF1)=OH;(BR1)=DETA;(TF)=アミン]
A.ビス(メチルイソブチルイミノエチル)アミンおよびネオペンチルグリシジルエーテルからのAB単量体の製造
25mLの丸底フラスコに、MIBK中に0.633モルのビス(メチルイソブチルイミノエチル)アミンを含む溶液10mLを加えた。高真空下で加熱して揮発性物質を除去した。残留物(1.7g,6.3ミリモル)を1〜2分間に亙りネオペンチルジグリシジルエーテル(Aldrich)(8.2g,38ミリモル,6当量)および20mLのMeOHを含む撹拌棒付きの50mLのフラスコに滴下した。この混合物を25℃で18時間N雰囲気下において撹拌した。残留混合物のMALDI−TOF質量スペクトルは所望の生成物に対する319amuの所にピークを示した。TLC(30%NHOH−MeOH)はR=0.85に大きなスポット、R=0.2に小さいスポットを示した。この混合物を回転蒸発器により濃縮した。得られた残留物をKugelrohr蒸溜装置を用い160〜190℃において約20分間過剰のジエポキシドのバルブ・ツー・バルブ蒸溜を行い、ポットの中に所望の単量体(3.4g,理論量3.1g)を得た。この単量体をMIBKに溶解し、N雰囲気下で密封して貯蔵した。この単量体の試料500mgをMeOH中でSephadexTM LH−20カラムで精製した。捕集した画分15〜23を濃縮し、250mgの単量体を得た。このものは319amuに対してMALDI−TOF質量スペクトルを示し、大部分の高分子量不純物は除去されていた。この材料のTLC(MeOH中30%NHOH)はR=0.85に一つのスポットを示した。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(CDCl,500MHz):δ17.59,22.05,22.1,26.09,36.44,44.08,44.18,50.02,50.92,51.58,68.51,70.71,71.13,73.80,71.91,78.03,170.73;
MALDI−TOF:C1533;計算値319.44,実測値319[M]amu。
次のスキーム95はこの反応を表す。
B.AB単量体の重合
撹拌棒を含む25mLの丸底フラスコに、MIBK中に単量体(実施例98Aで製造)を含むアリコートを加えた。揮発性物質(1.0g、3.2ミリモル)を高真空により除去した。このフラスコに25mLのMeOHおよび120mgの水を加えた。この混合物を55℃に加熱し、N雰囲気下で48時間撹拌した。反応混合物のTLC(MeOH中50%NHOH)は単量体(R=0.85)の濃度がゆっくりと減少し、ベースライン上の高分子量材料に対応する一つのスポットが増加することを示した。粗製重合体混合物のMALDI−TOFスペクトルは最高約4000amuまでのオリゴマーに対するピークを示した。そのスペクトルは次の通り:
MALDI−TOF:実測値;オリゴマーのピーク(319amuの倍数)最高4000amuまで。
実施例99:コアとしてポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)(PEOX)を、分岐ユニットとして四つのアームのコアをもち、また表面としてピペラジンをもったPEHAMデンドリマーG=0をベースにしたデンドリグラフト(dendrigraft)ポリマー
[(C)=PEOX;(IF1)=OH;(BR1)=PEHAMデンドリマー、G=0;(EX1)=PIPZ;(TF)=アミン]
A.PEOXコアの製造
撹拌棒を含む250mLの丸底フラスコに、p−トルエンスルフォン酸メチル(1.85g,9.93ミリモル)および125mLのトルエンを加えた.このフラスコにDean−Starkトラップ、およびNガス・ラインおよび通気器に連結された凝縮器を取り付けた。この混合物を30分間還流させ、トルエンの容積の約25%をトラップの中に蒸溜し、装置を完全に乾燥した後90℃に冷却し、この間水分を排除するためにトラップをセプタムと取り換えた。セプタムを取り付けた別のフラスコの中に、エチルオキサゾリン(19.5g,196.7ミリモル)を高真空下で水素化カルシウムの粉末から新しく蒸溜して水分を除去した。このフラスコの内容物を、焔で乾燥した19ゲージの針を介して5〜8分間に亙りトルエン/p−トルエンスルフォン酸メチルの溶液の中に移した。還流冷却器を取り付け、得られた混合物をN雰囲気下において加熱してゆっくりと16時間還流させた(約110℃)。この材料のMALDI−TOF質量スペクトルは重合度(DP)が20であることを示した。そのスペクトルは次の通り:
MALDI−TOF:実測値は900〜3700amuの範囲の多数のピーク、ピーク強度の最高値は2100amuにある(DP=20に対応)。
B.G=0のPEHAMデンドリマーのPEOX骨格へのグラフト化
約90℃に冷却した上記の混合物に、2.0mLのMeOH中に含まれるG=0のPEHAMコア、ペンタエリトリトールテトラ(2−ヒドロキシプロピル−3−ピペラジン)エーテル(483mg,0.686ミリモル,2.7ミリモルのNH)の溶液をすべて一度に加えた。得られた混合物をN雰囲気下において24時間還流させた。残ったグラフト化していないポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)をモルフォリン(2.0g,23.0ミリモル,約2当量/リビングポリマーの端)でクェンチングさせ、この混合物をさらに24時間還流させた。この混合物を25℃に冷却し、揮発性物質を回転蒸発器により除去した後、高真空下でさらに乾燥してデンドリグラフト化した(デンドリマーがグラフト化した)粗製の生成物(25g)を得た。この残留物を50mLのMeOHに溶解し、3gのアリコート(約1gの粗製物に対応)をMeOH中においてSephadexTM LH−20カラムで精製し、それぞれ2mLの画分を全部で40個とった。画分1〜7を捕集し、溶媒を回転蒸発器により除去し、精製された生成物(300mg)を得た。この収量は、質量バランスに基づけば4:1付加物(即ち4個のPEOX単位/PEHAM、G=0デンドリマー)に対するグラフト化収率が90〜100%であることを示しているであろう。しかし精製された生成物のMALDI−TOF質量スペクトルは平均して1:1付加物であることを示した。この結論は、一緒にした画分1〜7の13C NMRスペクトルによって支持された。デンドリグラフト化生成物のPEHAMデンドリマー、G=0の部分に対する特性シグナルが明らかに74.30,70.61,60.63および53.35ppmに存在していた。53.35ppmのシグナルはブロードであり、これは第2の窒素が置換基をもった場合しばしばブロードになるピペラジン官能基を示している。そのスペクトルは次の通り:
13C NMR(125MHz,CDCl)δ9.35,25.96,43.56,45.54,53.35,59.14,60.63,70.61,74.30,173.92,174.41,174.52;
MALDI−TOF MS:実測値、強度の最大値が2240amuにある多数のピーク。
次のスキーム96はこの反応を表す。
実施例100:G=4のPAMAMのコアおよびG=1のPEHAMの外殻をもつコア−外殻型テクトデンドリマー:
コア:G=4のPAMAM
外殻:G=1のPEHAM
[(C)=TMPTGE;(EF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(TF)=エチルエステル]
外殻ユニットとしてエチルエステル表面をもつG=1のPEHAMデンドリマー(2.17g,2.5ミリモル,50モル当量/G=4のPAMAMのコア;実施例23Bで製造)を11.0mLのMeOH中に含む溶液を加圧管に加えた。この溶液に塩化リチウム(0.21g,5.0ミリモル,2モル当量/G=1エステル)(Acros)を全部一度に加え、管に撹拌棒および栓を取り付けた。10分間室温で撹拌した後、EDAコアおよび第1級アミン表面基をもつG=4のSTARBURST(R)PAMAMデンドリマーの溶液(0.71g,0.5ミリモル,MeOH中12.3%w/wの溶液)をコア・ユニットとして加え、栓で加圧管を閉じ、一晩45℃で加熱した。反応混合物のすべてのアリコートをMALDI−TOF MSで分析し、26,809amu(外殻としての約14個のG=1のPEHAMデンドリマーに対応)および54,142amu(外殻としての約46個のG=1のPEHAMデンドリマーに対応)の質量ピークが示された。80,175および106,191amuの所に低強度のピークが存在することは、少量の交叉結合した副成物が存在することを示した。加熱を3日間続け、反応の進行をMALDI−TOF MSで監視し、ピーク強度比は同じことが示された。6日後、反応混合物を室温に冷却し、100mLの一つ口丸底フラスコに移した。次に10.0mLのMeOH中のAEPの溶液(2.42g,18.75ミリモル:1.25当量/原料のG=1エステル基)(Acros)を加え、この混合物を75〜80℃に加熱した。22時間後、反応の進行をIRで監視し、1740cm−1におけるエステルの振動が存在せず、1645cm−1における強いアミドの振動が存在することが示された。MALDI−TOF質量スペクトルは、すべてのエステル基がアミド官能基性に変化していることと良く一致していた。反応混合物を室温に冷却し、希釈して2.5〜5%w/wのMeOH溶液にし、5Kのサイズ排除膜を使用し圧力15〜20psi(約135〜137.9kPa)でUFを行い精製した。そのスペクトルは次の通り:
MALDI−TOF(エステルの外殻表面を有するPAMAM−PEHAMテクトデンドリマー):26,809amu(加えられた14個のG=1、PEHAM表面デンドリマーをもつPAMAMのコア)および54,142amu(加えられた46個のG=1、PEHAM表面デンドリマーをもつPAMAMのコア);
MALDI−TOF(ピペラジン外殻の表面をもつPAMAM−PEHAMテクトデンドリマー):37,329amu(加えられた14個のG=1、PEHAM表面デンドリマーをもつPAMAMのコア)および71,904amu(加えられた14個のG=1、PEHAM表面デンドリマーをもつPAMAMのコア)。
次のスキーム97はこの反応を表す。
実施例101:G=2のPEHAMのコアおよびG=1のPEHAMの外殻をもつコア−外殻型テクトデンドリマー
コア:G=2のPEHAM[(C)=TMPTGE;(IF1)=OH;(BR1)=DEIDA;(BR2)=TREN;(TF)=アミン]
外殻:G=1のPEHAM[(C)=TMPTGE;(IF1)=OH;(BR1)=DCEA;(TF)=エチルエステル]
オーブンで乾燥した100mLの丸底フラスコに、4mLの乾燥MeOH(Aldrich)に溶解した第1級アミン表面を有するG=2のPEHAMデンドリマー(390mg,0.265ミリモル;実施例84で製造)をコア・ユニットとして加えた。フラスコに撹拌棒を装着した。次に11.0mLのMeOHに溶解したエチルエステル表面をもつG=1のPEHAMデンドリマー(4.6g,5.3ミリモル,20モル当量/G=2;実施例23Bで製造)を外殻ユニットとして加えた。室温で2時間撹拌した後、塩化リチウム(0.42g,10ミリモルl)(Acros)を全部一度に加えた。反応フラスコに還流冷却器を取り付け、N雰囲気下において一晩45℃に加熱した。試料のアリコートをMALDI−TOF MSで分析した結果、コアに結合した1、2、3、4および5個のG=1のPEHAMの外殻ユニットに対する質量ピークが示され、ピークの強度はこの順序で減少していた。6日間加熱を続けた後、反応混合物が室温に冷却されるに任せた。20mLのMeOH中のAEP(5.13g,39.75ミリモル:125当量/原料のG=1エステル)(Acros)の溶液を加え、この混合物を22時間75〜80℃に加熱した。反応の進行をIRで監視し、この時以後では1740cm−1におけるエステルの振動が存在せず、1649cm−1における強いアミドの振動が存在することが示された。MALDI−TOF質量スペクトルは、すべてのエステル基がアミド官能基性に変化していることと良く一致していた。反応混合物を希釈して2.5〜5%w/wのMeOH溶液にし、3Kのサイズ排除膜を使用し圧力20〜25psi(約137.9kPa)でUFを行い精製した。
MALDI−TOF MS(エステルの外殻表面をもつPEHAM−PEHAMテクトデンドリマー):2349.3,3232.1,4011.8および4816.8amu(加えられた1〜4個のG=1の外殻ユニットをもつコア・ユニット);また
MALDI−TOF MS(PIPZ外殻表面をもったPEHAM−PEHAMテクトデンドリマー):2609.4,3739.7,4682.3および5968.2amu(加えられた1〜4個のG=1の外殻ユニットをもコア・ユニット)。
次のスキーム98はこの反応を表す。
PEHAMデンドリマーの生命科学への応用
下記の実施例は例示的な生命科学へのPEHAMデンドリマーの応用を示し、薬剤の
カプセル化(内包)、解毒、プロドラッグの生成、表面のコンジュゲーション(conjugation)、膜の透過、核酸、特にsiRNAの輸送、およびデンドリマーの抗バクテリア効果のような分野における用途を説明する。
実施例102:モデル薬剤として非ステロイド系抗炎症薬(NSAID)インドメタシンを使用するPEHAMデンドリマーによる薬剤のカプセル化
一般的方法:インドメタシンのカプセル化の効率をそれぞれ5.0mLの脱イオン水中のPEHAMデンドリマー(約0.2w/v)の存在下において検査した。過剰の(約15mg)のインドメタシン(Alfa Aesar,lot# c7517A)をデンドリマーの水溶液を含む小瓶(vial)に加えた。これらの懸濁液を短時間超音波に露出した後、振盪式水浴の中で37℃、100rpmにおいて一晩保温(incubate)し、室温において平衡化させる。デンドリマー−インドメタシンの懸濁液を0.2μm、直径13mmのナイロンの注射器フィルターを通して過剰の薬剤を濾過し、除去した。紫外分光法によりPerkin ElmerTM Lambda 2 UV/VIS分光光度計を用い、波長320nmにおいてデンドリマーでカプセル化されたインドメタシンについて試料の分析を行った。結果を表IIにまとめる。この結果はインドメタシンのカプセル化がデンドリマーの大きさ(世代)、コアの疎水性、およびデンドリマーの分岐および表面の官能基性に依存していることを示している。
実施例103:バイオマーカーのナノ複合体として使用するためのPEHAMデンドリマーによる銅(0)原子のカプセル化
ピロリドン表面をもつPEHAMデンドリマー、世代G=2.5(15.0mg,0.0038ミリモル;実施例87で製造)をデンドリマー貯蔵溶液として3.31mLの脱イオン水に溶解した。酢酸銅(II)(9.0mg,0.0734ミリモル)(Aldrich)を4.52mLの脱イオン水に溶解した。還元剤のヒドラジン・1水和物(0.1mL、99%)(Aldrich)を0.1mLの水と混合した。同時に脱イオン水を含むがデンドリマーを含まない対照溶液をつくった。次に1.0mLのデンドリマー貯蔵溶液を0.5mLの酢酸銅(II)の溶液と混合した。この混合物を室温で20分間撹拌した。デンドリマー−銅(II)溶液の色は明るい(bright)青色に変わるが、水−銅(II)溶液の色は非常に淡い(light)青色であった。次に20μLの注射器(Hamilton)を用い、両方の混合物に5.0μLのヒドラジン溶液をゆっくりと加えた。デンドリマー−銅(II)溶液の色は非常に淡くなり、デンドリマー内部に銅(0)のナノ粒子が生じたことを示したが、水−銅(II)の対照溶液は直ちに黄色に変わり、銅(0)粒子が生じて沈澱した。空気および光の存在下においてデンドリマー−銅(0)錯体は室温で少なくとも6時間安定であった。銅を含まないデンドリマー溶液、デンドリマー−銅(II)溶液、およびデンドリマー−銅(0)溶液の紫外−可視スペクトルを測定した。デンドリマー溶液は280nmに極大吸収を示し、これはデンドリマー−銅(II)に対しては632nmへ移動した。ヒドラジン・1水和物で還元した後、この極大吸収は432nmに移動したが、このことはPEHAMデンドリマーの内部で安定化された銅(0)ナノ粒子が生じたことを示唆している。
実施例104:生理的食塩水中にモデル薬剤のインドメタシンを含む選ばれたPEHAMデンドリマーの注入可能な医薬品組成物。下記の実施例は、注入可能な医薬品組成物の中での薬剤キャリヤーとして機能するPEHAMデンドリマーの能力を説明する。
脱イオン水中で生理的食塩水(0.6%w/v)をつくった。次に5.0mLの脱イオン水の中でPEHAM溶液(0.2%w/v)をつくった。PEHAM溶液を含む小瓶に過剰のインドメタシン(15.0mg)(Alfa Aesar)を加え、得られた懸濁液を超音波で短時間処理した後、振盪式水浴の中で37℃、100rpmで一晩保温した。室温に冷却した後、0.2μm、直径13mmの注射器フィルターを通して濾過し、過剰の薬剤を除去した。この試料を、Perkin ElmerTM Lambda 2 UV/VIS分光光度計を用い320nmにおいて紫外分光法によりデンドリマーでカプセル化されたインドメタシンについて分析した。結果を下記表IIIに示す。すべての組成物は水と同様な粘稠度(consistency)を示し、標準的な24ゲージの注射針を用いて施用することができる。
実施例105:モデル薬剤として抗ガン剤のシスプラチンを用いるPEHAMデンドリマーによる薬剤のカプセル化
丸底フラスコの中で機械的に撹拌しながら60mLの脱イオン水にG=3のPEHAMデンドリマー(61.5mg,0.024ミリモル;実施例92で製造)を加えた。デンドリマーの水溶液に抗ガン剤のシスプラチン(cisplatin)(226.0mg,0.75ミリモル)(Strem Chemicals)を加えた後、5分間超音波処理し、50℃で20分間加熱した。室温に冷却した後、反応混合物を20時間撹拌した。カプセル化されなかったシスプラチンを500mLの脱イオン水に対して30分間4℃で透析(MWCO−1000)を行って除去した。透析袋の内容物を凍結乾燥により乾燥し、誘導結合プラズマ分光法(ICP)(Anderson Analytical,Texas)によりシスプラチンの含有量を測定した。シスプラチンの含有量は44.9±1.89%(w/w)(N=2)であることが見出だされ、このことはこの薬剤の送達の用途にカルボキシレート表面をもったPEHAMデンドリマーが利用できることを示している。
実施例106:モデル薬剤として磁気共鳴画像法(MRI)の薬剤Magnevist(R)を用いるPEHAMデンドリマーによる薬剤のカプセル化
A.試料の調整
ジエチレントリアミン五酢酸ガドリニウム(III)(DTPA−Gd(III),Magnevist(R))(Aldrich)をPEHAMデンドリマーの中にカプセル化するために二つの反応を設定した。反応1においては水中のG=1、PEHAMデンドリマー(200mg,0.0495ミリモル;実施例93で製造)を10mLの丸底フラスコに加えた。この溶液にDTPA−Gd(III)(867.2mg,1.584ミリモル,32当量/デンドリマー)を加え、透明な溶液が生じるまで撹拌した。反応2にお
いては、水中のG=1、PEHAMデンドリマー(200mg,0.0495ミリモル;実施例93で製造)を10mLの丸底フラスコに加えた。次にDTPA−Gd(III)(867.2mg,0.791ミリモル,16当量/デンドリマー)を加え、透明な溶液が生じるまで撹拌した。両方の混合物を室温で4.5日間撹拌した。次に各混合物を別々の透析袋(1kカット・オフの再生セルロースの透析管、Spectrum Laboratories Inc.)に移した。フラスコを脱イオン水ですすぎ(3×1.0mL)、すすいだ溶液を個々の透析管に加えた。透析管を900mLの脱イオン水を含む1Lのビーカーに入れ、中程度の速度で撹拌した。透析を2.5時間行った。0.5、1.0、1.5、および2時間目の終りに水を交換した。2.5時間後、反応混合物を予め秤量した100mLの丸底フラスコに移した。脱イオン水を用い透析管をすすぎ(3×1.0mL)、これを丸底フラスコに加えた.水を回転蒸発器により除去し、残った残留物を高真空で4〜6時間乾燥して痕跡量の水を除去した。得られた生成物はフラスコの壁の上に生じたクリーム色の固体であった。1試料当たりの重量は761mg(反応1)および537mg(反応2)であった。分析のためにアリコートを取り出し、主生成物を小瓶に移し−12℃で貯蔵した。
B.試料の分析
溶液のGd(III)含量は、半径方向に逐次的に観測を行う(sequential,radially viewed)VarianTM Liberty Series II ICPOES誘導結合プラズマ発光分光光度計(Anderson Analytical,TX)によって決定した。可変電界T1−T2解析計(University of Pittsburgh)を用いて緩和率の解析を行った。電界強度は1〜64MHzの範囲で変化させた。これらの材料の分析データを表IVに示す。DTPA−Gd(III)分子を多数カプセル化するように設定された反応1は確かにGd(III)の高い含量を示した。しかしこのようにDTPA−Gd(III)が増加しても緩和率は増加しなかった。DEPT−Gd(III)のカプセル化されたデンドリマーに対する緩和率の値は遊離のDEPT−Gd(III)の場合と同様である。
実施例107:G=1のデンドリマーを用いるDTPA−Gdのカプセル化
[(C)=PETGE;(IF1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR2)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(TF)=第1級NH;(M)=DTPA−Gd:G=1.5]
G=1のデンドリマー(50mg,0.0157ミリモル)(実施例26Bで製造)を7mLの脱イオン水に溶解した。次にDTPA−Gd(275mg,0.503ミリモル)(Aldrich)を加えた。反応混合物を室温で2日間撹拌した。痕跡量の溶解しなかった固体を濾別した。次にこの混合物を1Kカット・オフの膜を使用し、数回水を交換し脱イオン水に対して5時間透析した。水を回転蒸発器により除去し生成物を薄い黄色の固体として得た(164mg,重量増114mg,デンドリマー:DTPA−Gdのモル比=1:13.2)。
実施例108:G=2のデンドリマーを用いるDTPA−Gdのカプセル化
[(C)=PETGE;(1F1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(IF4)=OH;(BR2)=PETGE;(IF5)=OH;(EX3)=PIPZ;(TF)=第1級NH;(M)=DTPA−Gd:G=2.5]
G=2のデンドリマー(100mg,0.00943ミリモル)(実施例78で製造)を7mLの脱イオン水に溶解した。次にDTPA−Gd(537mg,0.981ミリモル)(Aldrich)を加えた。反応混合物を室温で2日間撹拌した。痕跡量の溶解しなかった固体を濾別した。次にこの混合物を1Kカット・オフの膜を使用し、数回水を交換し脱イオン水に対して5時間透析した。水を回転蒸発器により除去し生成物を薄い黄色の固体として得た(318mg,重量増218mg,デンドリマー:DTPA−Gdのモル比=1:42)。
実施例109:G=3.5のデンドリマーを用いるDTPA−Gdのカプセル化
[(C)=PETGE;(1F1)=OH;(EX1)=PIPZ;(IF2)=OH;(BR1)=PETGE;(IF3)=OH;(EX2)=PIPZ;(EF4)=OH;(BR2)=PETGE;(1F5)=OH;(EX3)=PIPZ;(IF6)=OH;(BR3)=PETGE;(IF7)=OH;(EX4)=PIPZ;(TF)=第1級NH;(M)=DTPA−Gd:G=3.5]
G=3のデンドリマー(120mg,0.00366ミリモル)(実施例79で製造)を7mLの脱イオン水に溶解した。次にDTPA−Gd(313mg,0.5703ミリモル)(Aldrich)を加えた。反応混合物を室温で2日間撹拌した。痕跡量の未溶解固体を濾別した。次にこの混合物を1Kカット・オフの膜を使用し、数回水を交換して脱イオン水に対して5時間透析した。水を回転蒸発器により除去し生成物を僅かに黄色の固体として得た(294mg,重量増174mg,デンドリマー:DTPA−Gdのモル比=1:86)。
実施例110:モデル薬剤として近赤外線活性染料を用いるPEHAMデンドリマーによる薬剤のカプセル化。PEHAMデンドリマーを近赤外線活性染料と組み合わせると、このスペクトル波長領域の中で目標物を可視化させることができ、例えば腫瘍の画像診断または夜間に読み取り得る地図の分野での用途をもっているであろう。
A.近赤外線活性をもった染料CyTE−807の合成
10mLの丸底フラスコに、IR−806(112.0mg,0.1523ミリモル)(Aldrich)および2.0mLの無水DMF(Acros Organics)を機械的に撹拌しながらN雰囲気下において加えた。3−メルカプトプロピオン酸(14.7μL,0.168ミリモル,1.10当量)(Acros Organics)を25μLの注射器を介して加えた後、TEA(24.7μL,0.176ミリモル,1.15当量)(Acros Organics)を100μLの注射器を介して加えた。アルゴンガスを通気して反応混合物から空気を追い出し、22℃で一晩撹拌した。揮発性物質を回転蒸発器により除去し、HPLCを使用し0.1%酢酸およびアセトニトリルの混合物(75:25%v/v)を溶離液とし、検出器としてλ=480nmの紫外線により粗製物の分析を行った。原料IR−806は7:05分の保持時間をもち、生成物CyTE−807は5:20分の所で見出だされた。粗製物CyTE−807を5.0mLのt−ブチルメチルエーテル(Fisher Scientific)から再結晶した後、30mLの細かい熔融ガラスを通して濾過することによってさらに精製し、t−ブチルメチルエーテルで洗滌し(3×5mL)、所望の精製物CyTE−807(111.5mg,収率93.5%,理論的な質量バランス119.3mg)を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(500MHz,DMSO−d):δ1.18(2H,t,J=2.5Hz),1.65〜1.83(10H,m),2.51〜2.56(4H,m),2.72(2H,s),2.94(4H,s),3.03(3H,m),4.17(2H,s),6.19(1H,d,J=7.0Hz),7.23(1H,t,J=4.83Hz),7.42(2H,s,J=8.67Hz),7.58(1H,d,J=3.5Hz),8.03(1H,d,J=6.5Hz);
13C NMR(75MHz,DMSO−d):δ8.50,22.49,26.07,27.48,30.78,35.10,35.80,43.60,45.43,48.68,50.70,102.57,111.28,124.69,128.57,136.96,142.30,162.35,170.22,172.27;
MALD1−TOF:C4051;計算値783.3,実測値783.6[M]および805.6[M+Na]amu。
次のスキーム99はこの反応を表す。
B.IR−806のカプセル化
磁気拌機の棒を装着した10mLの丸底フラスコに、PEHAM、G=1デンドリマー(1.08g、0.045mg、0.0142ミリモルのデンドリマーを含む4.189%水溶液;実施例93で製造)を加えた。この溶液に過剰の染料IR−806を粉末として加え、非常に暗い緑色の溶液を得、これをN雰囲気下において24時間撹拌した。反応物を60mLの水で希釈し、1000mLの水中の2Kの透析膜(直径38mm、長さ4cm、Spectra/Por(R),Spectrum Laboratories)の中に入れた。揮発性物質を回転蒸発器により除去し、所望の生成物を暗赤色の固体(114mg)として得た。この生成物を、HPLCにより0.1%酢酸およびアセトニトリルの混合物(75:25%v/v)を溶離液とし用い、検出器としてλmax=806におけるその紫外活性によって同定した。PEHAMデンドリマーは紫外線に不活性であり、紫外活性はこのデンドリマーと連係した染料から生じる。
C.CyTE−807のカプセル化
撹拌棒を備えた100mLの丸底フラスコに、2.0mLの水に溶解した染料CyTE
807(20.0mg,0.0265ミリモル,1.5当量/デンドリマー)を加えた。この溶液にPEHAM、G=1デンドリマー(1.36g,56.8mg,0.0179ミリモルのデンドリマーを含む4.18%水溶液)を加えた。反応物を96時間撹拌した後、35mLの水で希釈し、全体的な溶媒として1000mLの水を用い2Kの透析膜(直径38mm,長さ4cm,Spectra/Por(R),Spectrum Laboratories)の中に入れた。24時間後に全体的な溶媒を交換した。透析終了後、内容物を250mLの丸底フラスコに移し、揮発性物質を回転蒸発器により除去して暗青色の固体(59mg)を得た。溶離液として0.1%酢酸およびアセトニトリルの混合物(75:25%v/v)を用いるHPLC分析により、溶離すると期待される遊離の染料が存在しないことが5:20分後において示された。紫外−可視スペクトルはλ=672nmの所に極大を示し、この値は遊離の染料に対して見出だされるλ=807nmから下方に移動していた。これはPEHAMデンドリマーによってつくられた微視的環境によるとすることができる。
実施例111:金(Au−S)のコアの周りにつくられたPEHAMデンドリマー
[(C)=金;(EX1)=PIPZ;(IF1)=OH;(BR1)=PETGE;(IF2)=OH;(EX2)=PEA;(EX3)=DM;(TF)=メチルエステル]
実施例96CでつくられたジスルフィドのコアをもつPEHAMデンドリマーG=1をDMIでキャッピングしてピロリドン表面をつくった。このデンドリマー(108mg)を0.70mLの脱イオン水に溶解した。次に脱イオン水中にDTTを含む溶液(0.128mL,23mgのDTTを0.5mLの脱イオン水中に含む溶液からつくった)を機械的に撹拌しながら加えた。この実施例に使用した脱イオン水は、使用前に10〜15分間アルゴンガスを用いて空気を追い出した。この混合物を室温で一晩撹拌した。次の方法で5nmの金のナノ粒子をつくった。先ず、クロロ金酸を脱イオン水中に含む4%溶液1mLをつくった。次に、375μLのクロロ金酸溶液および500μLの炭酸カリウム水溶液(0.2モル)を100mLの脱イオン水に加え、氷上で激しく撹拌しながら4℃に冷却した。第3段階として硼水素化ナトリウム(0.5mg/mL)を5mLの脱イオン水中で新しくつくった。第4段階では、硼水素化ナトリウム溶液の1mLのアリコートをクロロ金酸/炭酸塩懸濁液に迅速に撹拌しながら加えた。混合中混合物の色は青味がかった紫から赤味がかった橙色に変わった。最後に、硼水素化ナトリウムの添加完了後最終的な混合物を氷上で5分間撹拌した。この予めつくられた溶液に、SHの焦点官能基性をもつ還元されたデンドロン溶液を激しく撹拌しながら0℃で加えた。添加後、反応混合物を室温において暗所で一晩撹拌した。約1mLの溶液が残るまで、水を回転蒸発器により除去した。水を溶離液として用いSephadexTMG−50カラム(直径1.6cm,長さ22cm)を使用して粗製生成物の1/3を精製した。カラムから鮮明なバンドが溶離し、1画分当たり2滴として27個の画分を捕集した。最初の9個の画分をPAGE(4%のアクリルアミドゲル,0.1%のSDS)でチェックし、チオ・デンドロンで被覆された金のナノ粒子が生成したことが示された。
図10は、チオ・デンドロンで被覆されたこれらの金のナノ粒子の生成を示す。PEHAMデンドロンで被覆された金のナノ粒子に対しPAGEを行った。着色を行う前(左側のパネル)では褐色は被覆された金のナノ粒子を示す(紫色は装入された染料である)。Coomassie青色染料で着色した後(右側のパネル)、青色は金の周りにデンドロンの外殻が存在することを示している。レーン1は過剰のデンドロンを有する粗製物を含んでおり、レーン2〜10はSephadexTM G−50で分離して得られた画分1〜9を含んでいる。
次のスキーム100はこの反応を表す。
実施例112:PEHAMデンドリマーの解毒作用、例えばモデル毒としてのインドメタシンの溶液からの除去。本実施例は過剰投与された薬剤をPEHAMデンドリマーが体内から除去するか、あるいは環境から除去する能力を説明する。
脱イオン水中にPEHAM(実施例93で製造)を存在させてインドメタシンを解毒するシミュレーションの研究を行った。5mLの脱イオン水にデンドリマーのそれぞれのアリコートを加えることによりPEHAMデンドリマーの4種の異なった濃度(0.033,0.070,0.200,0.335%w/v)(二つずつ)をつくった。デンドリマー水溶液を含むそれぞれの小瓶に等量の10mgのインドメタシン(Alfa Aesar)を加えた。得られた懸濁液を短時間超音波で処理し、次いで100rpmの振盪式水浴の中で一晩37℃において保温し、室温で平衡化させた。この懸濁液を0.2μm、直径13mmのナイロンの注射フィルターを用いて濾過し、カプセル化されなかった薬剤を除去した。フィルター材料および混合用の小瓶から過剰の溶解しなかったインドメタシンを取り出し、MeOHに溶解した。PEHAMデンドリマーの中にカプセル化されたインドメタシンの含量、並びに1試料当たりの過剰の薬剤を、Perkin ElmerTM Lambda 2紫外/可視分光光度計を用い、320nmの波長の光で紫外分光法により分析した。その結果を、カプセル化されたおよびされなかったインドメタシンの量を示した図11に示す。この図はモデル毒が溶液から除去されたことを明らかに示している。
実施例113:プロドラッグの研究におけるキャリアーとしてのPEHAMデンドリマー。モデル毒であるインドメタシンはPEHAMデンドリマーの内部のヒドロキシル基に化学的に結合しプロドラッグをつくっている。デンドリマー−インドメタシン錯体が加水分解され未変化の薬剤が放出されることは、PEHAMデンドリマーをプロドラッグの送達の用途に使用できる能力として説明される。
A.インドメタシンが表面に結合するのを防ぐための末端ピペラジンNH基の保護
PEHAMデンドリマー(50mg,0.016ミリモル;実施例93で製造)およびトリ(エチレングリコール)メチルエーテルp−ニトロフェニルカーボネート(250mg,0.064ミリモル,4当量)を3mLのMeOH中で4日間混合した。この反応混合物を透析袋(1,000Daltonの透析膜、直径18mm、長さ10cm:Spectra/Por(R),Spectrum Laboratories)の中に移し、水中で透析した。精製された生成物を凍結乾燥により分離し、黄色の固体(41mg,収率36%)を得た。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(CDCl):δ4.30〜4.15(18H,br),4.00〜3.80(31H,br),3.70〜3.20(267H,br),2.75〜2.20(152H,br);
13CNMR(125MHz,CDCl):δ156.2,155.4,152.4,145.2,125.4,122.5,73.4,72.1,70.8,69.8,66.8,66.6,66.5,64.8,61.0,60.9,59.3,53.4,45.8,44.9,44.3,44.0;
MALDI−TOF:C24546832100;計算値5459,実測値5471[M]amu(ブロードなシグナル)。
B.表面が保護されたPEHAMデンドリマーとインドメタシンとの反応
トリエチレングリコールで保護されたPEHAMデンドリマー(80.0mg,0.015ミリモル)およびインドメタシン(95.0mg,0.27ミリモル,18当量)を5mLの塩化メチレンに溶解した後、DCC(60.0mg,0.3ミリモル,20当量)を機械的に撹拌しながら加えた。24時間後、溶媒を除去し、残った固体残留物を少量のアセトンに懸濁させ、この懸濁物を遠心分離により分離した。黄色の溶液をデカンテーションし、溶媒を回転蒸発器により除去した。黄色の残留物をMeOHおよびDMF(9:1)に溶解し、先ず5%のDMFを含むMeOH中で透析して溶解度を改善し、次いでほぼ純粋なMeOH中で透析した(1,000Daltonの透析膜,直径18mm,長さ10cm,Spectra/Por(R),Spectrum Laboratories)。透析膜の内容物を蒸発させ、所望の生成物を黄色の固体として得た(98mg、収率86%)。そのスペクトルは次の通り:
H NMR(CDCl):δ8.01,7.67〜7.63(m),7.48〜7.44(m),7.00〜6.95(m),6.83〜6.79(m),6.66〜6.62(m),5.20〜5.12(br),4.30〜4.15(m),4.10〜3.10(m),2.75〜2.10(m)。
C.PEHAMデンドリマー−インドメタシン・プロドラッグの加水分解
PEHAM−インドメタシン・プロドラッグ(98mg,0.013ミリモル)を10mLのMeOHおよび0.5mLの濃HClに機械的に撹拌しながら溶解した。3時間後、炭酸水素ナトリウム水溶液で反応をクェンチングし、水中で透析した(1,000Daltonの透析膜,直径38mm,長さ5cm,Spectra/Por(R),Spectrum Laboratories)。透析袋の内容物を濾過し、固体の残留物を空気流中で乾燥し黄色の固体を得た(17mg、画分A)。濾液を回転蒸発器により濃縮し、デカンテーションを行い、遠心分離で固体分を除去した。黄色の上澄み溶液を回転蒸発器により乾燥させ、黄色の固体を得た(57mg、画分C)。フラスコからの不溶生成物をアセトンに溶解し、回転蒸発器により乾燥し、黄色の固体を得た(21mg、画分B)。画分A〜CをH NMR分光法およびMALDI−TOF MSで分析した。所望の生成物、即ちインドメタシンが結合していないPEHAMデンドリマーは、m/zが5464[M]の所のMALDI−TOF MSのピーク、およびH NMRにより同定され、これは原料のスペクトルと実質的に同じであった。画分Cの重量はPEHAMデンドリマーが83%回収されたことと一致している。画分AはH NMRにより少量の有機性不純物で汚染されたインドメタシンであると同定された。画分Aの重量はインドメタシンが58%回収されたことと一致している。画分BはMALDI−TOF MSにより画分AとCの混合物であると同定された。それらのスペクトルは次の通り:
画分A(回収されたインドメタシン)
H NMR(CDCl):δ7.67〜7.63(m),7.48〜7.45(m),6.97〜6.95(m),6.83〜6.80(m),4.05〜3.95(m,不純物),3.82,3.70〜3.60(m),2.38,2.00〜1.00(不純物).
画分C(回収されたPEHAMデンドリマー)
H NMR(CDCl):δ4.25〜4.18(br),4.00〜3.20(br),2.70〜2.20(br);
MALDI−TOF:C24546832100;計算値5459,実測値5464[M]amu(ブロードなシグナル)。
次のスキーム101はこの反応を表す。
実施例114:生物活性物質のPEHAMデンドリマーの表面へのコンジュゲーション。生物活性物質に対するモデルとして染料のフルオレセイン・イソチオシアネート(FUG)をPEHAMデンドリマーの表面に化学的に結合させた。ポリ(アクリルアミド)ゲルの電気泳動(PAGE)により表面のコンジュゲーションを研究し、これによって生命科学における標準的なコンジュゲーションの技術にPEHAMデンドリマーを使用し得ることが示された。
A.FITCとPEHAMデンドリマーとの間の等モル反応
1.5mLのマイクロ遠心分離管の中にPEHAMデンドリマーG=1(239μL,10.0mg,3.145x10−3ミリモル;実施例93で製造)をピペットで加え等モル反応を行った。FITC(Molecular Probes)の溶液は187mgのFITCを50μLのDMSO(Aldrich)に溶解してつくった。この溶液から3.27μL(1.22mg,3.145X10−3ミリモル)をPEHAMの溶液に加え、Vortex混合機で10秒間混合することにより混合を行った。反応物は僅かに曇りを帯び、橙色になった。10Nの水酸化ナトリウム水溶液(2.5μL)を加えると溶液は透明な橙色に変わった。この反応物を揺動混合機の上で室温において暗所で一晩混合した。
B.フルオレセイン・イソチオシアネート(FITC)とPEHAMデンドリマーとの間の飽和反応
PEHAMデンドリマーG=1(239μL,10.0mg,3.145x10−3ミリモル;実施例94で製造)を1.5mLのマイクロ遠心分離管の中にピペットで加え飽
和反応を行った。この溶液に、FITC(39.27μL,14.6mg,3.773x10−2ミリモル,理論的な12個の表面のアミンにコンジュゲートさせるためにPEHAMに対して12倍過剰なモル量)を加え、10秒間Vortex混合機により混合を行った。反応物は曇りを帯び橙色に変わり、瞬時に橙色の大きな片の沈澱が生じた。10Nの水酸化ナトリウム水溶液(5.0μL)を加えると溶液は透明な橙色に変わったが、暗い橙色の沈澱の大きな片は残った。この反応物を揺動混合機の上で室温において暗所で一晩混合した。
C.表面がコンジュゲートした両方のPEHAMデンドリマー生成物のPAGE分析
反応物AおよびBの一部に対し分析のためにSDS−PAGEを行った。一つはTRIS表面をもったPEHAMデンドリマーG=2〜6(5.0μL)を含み、他の一つはアミン表面をもったPEHAMデンドリマーG=0〜6(2.5μL、同じ容積のSDSローディング染料(loading dye)と混合)を含む二つのSTARBURSTTM(Dendritic Nanotechnologies,Inc.)のゲル対照ラダー(gel control ladder)を対照試料として実験を行った。第3の対照は未変化のPEHAMデンドリマーであり、各溶液1.0μLを用い、4.0μLの水および5.0μLのSDSローディング染料(飽和反応に対しては可溶性の部分だけを使用)を用いることによりコンジュゲート反応を行った。FITC対照試料は0.2μLを4.8μLの水および5.0μLのSDSローディング染料と混合してつくった。試料は左から右へ(レーンの番号で次のように)ローディングした:(2)NH表面のラダー、(3)TRIS表面のラダー、(4)PEHAMデンドリマーG=1、(5)飽和したFITC反応、(6)等モルFITC反応、および(7)FITC対照。ブロモフェニル・ローディング染料がゲルを降下して約3/4の所に移動するまで、負から正へ一定の150Vの電圧をかけ、緩衝液[50.0ミリモルのTRIS,50ミリモルの2−(4−モルフォリノ)−エタンスルフォン酸(MES),0.1%のSDS]中10%のゲル(30:1のアクリルアミド:ビス−アクリルアミド)に対して操作を行った。次いでCoomassie blue染料で着色して紫外線でゲルを観測した。これらの結果を図12に示す。
図12において紫外線の下では(左側のパネル)、レーン5〜7のバックグラウンドの蛍光の上部にはっきりとした蛍光のバンドを見ることができる。対照のFITC(レーン7)と同じ方法で移動する両方の反応において(レーン5および6)、遊離のFITCのバンドの他にいくつかのはっきりとしたデンドリマー−FITCコンジュゲートのバンドが見られる。図12においてゲルをCoomassie blueで着色すると(右側のパネル)、遊離の染料により生じるバンドを除き、蛍光を示すすべてのバンドにおいてPEHAMデンドリマーが存在することが示されている。等モル反応により生じるデンドリマー(レーン6)はコンジュゲートしていないPEHAMデンドリマーと同様なパターンを示し、このことは唯一つの或いは少数のFITCコンジュゲーションを示している。飽和反応に対して観測される異なったパターン(レーン5)は、FITCに対してコンジュゲートした後でデンドリマーの大きさおよび/または正味の電荷が大きく異なっている高度のコンジュゲートのレベルを示している。
実施例115:表面がコンジュゲートされたPEHAMデンドリマーの膜の透過。生命科学における実用的な用途に対しては、PEHAMデンドリマーが細胞膜を透過する能力をもっていることを示すことが必要である。細胞の中への物質の輸送ではデンドリマーを仲介とする送達が重要な態様であるから、このことは試験管内および生体内での両方において重要である。
10%のFBS(ISC BioExpress)を含むMEM(Fisher)の中において、96個の穴をもったプレート(Becton Dickinson)の中で、
集密度(confluency)40%においてHEK293細胞を培養した。24時間後、1.0μLのFITCがコンジュゲートしたG=1のPEHAMデンドリマー(0.128ミリモルの貯蔵物;実施例114で製造)を細胞に加えた。対照の穴は同等な濃度でG=1,PEHAMデンドリマーおよびFITC染料だけを含んでいた。細胞をコンジュゲートと共に24時間保温し、2、5、および24時間目に蛍光顕微鏡で監視した。顕微鏡で検査する前に、分析すべき細胞をPBSで2回すすいだ。この研究には蛍光のためにNikonTM TMD−EFを装着したNikonTM Diaphot TMD顕微鏡を、結果を保存するためのNikonTM CoolPix 990ディジタルカメラ共に共に使用した。顕微鏡による検査の結果、FITCがコンジュゲートしたPEHAMデンドリマーは293細胞を透過することが示された。2時間後には若干の蛍光を発する細胞が観測でき(図13、右側のパネル)、この効果は5および24時間後には著しく増加した。このことはPEHAMコンジュゲートが膜透過の用途に使用できることを明らかに示している。PEHAMおよびFITCの対照試料は細胞内の蛍光を示さなかった。参考のために位相差の画像(phase contrast image)(図13、左側のパネル)を含めた。
実施例116:核酸のトランスフェクション剤としてのPEHAMデンドリマーG=1(実施例93で製造)。生命科学への応用における実際的な用途に対し、PEHAMデンドリマーが核酸、例えばsiRNAのトランスフェクションを行う能力をもっていることを示す必要がある。このことは試験管内および生体内の両方において重要である。というのは、核酸のトランスフェクションはデンドリマーを媒介とした送達の重要な態様であるからである。
A.細胞の調製
100mmの培養皿の中において、抗生物質のペニシリンおよびストレプトマイシン、ピルビン酸ナトリウム、および10%FBSを含むMEMの中で、37℃において5%のCOを用い、HEK293細胞およびMDCK細胞を成長させた。集密化した場合、培養基を1:3または1:4のいずれかに分割し、活性のある成長を維持させた。トランスフェクションを行う前に、1枚の100mmの細胞の皿をそれぞれ10個の35mmの皿に分割して使用し、トランスフェクションの時点において約85%の集密化が得られるようにした。トランスフェクションに対しては凍結乾燥したデンドリマーを完全培地の中で250μLにした。別のEppendorf管の中において、最終的な濃度を150nMにするために、Cyclophilin B siRNA(ヒトのPPIB:siGENOMEの二体鎖)(Dharmacon,Inc.)を完全培地の中で最高250μLにした。両方の管を室温において15分間保温した後、一緒に混合し、次いでさらに20分間保温した。保温を行った後さらに他の500μLの培地を各管に加え、全容積を1.0mLにした。次にこの混合物を、完全に通気された培地で85%集密化したHEK293およびMDCK細胞に加えた。細胞をPEHAMデンドリマー−siRNA複合体と共に6時間保温した後、培地を新しい培地と取り換えた。48時間後に細胞を供給し、次いで蛋白質の分析を行うために72時間後に収穫した。組織の培養プレートをPBSですすぎ、次いで150μLのWestern Lysis緩衝液(15ミリモルのTris−HCl,pH7.4〜8.0,150ミリモルのNaCl,1%のTriton X−100,および1ミリモルのNaVO)の中でこすり、Eppendorf管へ移した。次いでVortex混合機を用いて試料を混合し、蛋白質の分析を行うまで−20℃で凍結させた。対照のLipofectamineTM 2000(Invitrogen)のトランスフェクションは、293のトランスフェクションに対して指示されているような製造業者の手順によって行った。基本的には上記と同じ手順を行ったが、複合体を生成する際培地はFBSおよび抗生物質を含んでいなかった。2μg/mLのLipofectamineTM 2000を用いて複合体をつくった。
B.蛋白質の定量およびウェスタン・ブロット(Western blot)
蛋白質の試料を解凍し、Vortex混合機で混合し、12,000rpmで遠心分離した.BioRadTM Protein Assay(BioRad)を使用し、製造業者の手順に従って試料を蛋白質の含量について分析した。基本的には2μLの蛋白質試料を96穴のマイクロプレートに加えた後、200μLの希釈したBioRadTM試薬を加えた。MultiskanTM MCC/340マイクロプレート・リーダー(ThermoLabsystems)上で570nmの波長でプレートを読み取った。標準としてBSAを用いた。得られたデータに関して計算を行い、試料の蛋白質含量を決定した。ウェスタン・ブロットに対しては、25μgの蛋白質の試料を用いて15%/5%SDSのPAGEを行った。ゲルを30mA/ゲルで走行させた。電気泳動を行った後、ゲルをゲル移送装置の中に集め、2時間200mAの電流を通し、2.2g/Lの重炭酸ナトリウムの中にあるニトロセルロース膜に移した。次にこの膜を取り出し、Ponceau Redをプローブにして移動効率を監視し、TBSですすぎ、5%の牛乳溶液の中で1時間ブロッキング(blocking)を行った。ブロッキングの後で抗サイクロフィリン(Cyclophilin)B抗体(1:3000に希釈)(Abeam,Inc.)と共に室温で保温し、次いでTBS+0.05%のTweenで2回5分間すすいだ。次にアルカリ性のホスフォターゼとコンジュゲートした抗ウサギ二次抗体(1:5000に希釈)をこの膜と共に1時間保温した後、TBS+0.05%のTweenで3回5分間すすいだ。次にPierce製の1−StepTM NBT/BCIP溶液を用いて膜を展開した。ローディングの対照として膜を抗βアクチン抗体(1:3000に希釈)(Abeam,Inc.)と共に1時間保温した。アルカリ性のホスフォターゼとコンジュゲートした抗マウス抗体(1:5000に希釈)を上記の抗ウサギ抗体の場合と同様に二次抗体として使用した。上記と同様に洗滌を行った。画像はディジタル的に保存し、ImageJソフトウェア(NIH)を用いてバンド密度に対して解析を行った。
C.PEHAMデンドリマーの実験
G=1のPEHAMデンドリマー(実施例94で製造)がsiRNAの送達媒体として効果的に機能する濃度を決定するために、HEK293細胞中において1〜300μg、MDCK細胞中において20〜250μgの範囲の濃度を用いて複合体を生成させた。HEK293およびMDCK細胞に対するデータを図14に示す。HEK239細胞では,PEHAMデンドリマーの濃度が増加すると遺伝子生成物のノックダウン(knockdown)が増加する一般的傾向がある。MDCK細胞は、この試験に使用した最高のPEHAM投与量においてサイクロフィリンBの発現の減少が中程度であることを示した。HEK293およびMDCKの両方において、siRNAを細胞に送達するために200ng/mLのPEHAMデンドリマーを使用した場合、siRNAの送達によるサイクロフィリンBのノックダウンが最高の割合になることが見られた。MDCK細胞に観測されるノックダウンはあまり大きくなかった(8.5%)が、HEK293におけるノックダウンは著しく(60.2%)、対照のLipofectamineTM 2000に対して見られる効果(49.2%)を凌駕した。この観測結果は明らかに、試験した濃度においてPEHAMデンドリマーが少なくとも若干の細胞系に対し効果的なトランスフェクションを行っていることを示している。多くのトランスフェクション剤は異なった細胞系に対しては異なった作用を及ぼす。この理由のためにこの実験には広い範囲の濃度を使用した。MDCK細胞に対しては、PEHAMデンドリマーによりsiRNAが効率的に送達され得る濃度は試験した濃度の範囲外にあるか、或いはまだ試験されていないパラメータ、例えば細胞の密度、漿液の存在等を最適化することが必要な可能性がある。
第1の実験における発見を検証するために、50、100、200および400ng/mLのG=1、PEHAMデンドリマーを3回ずつ使用し、siRNAを標的としてサイクロフィリンBでHEK293およびMDCK細胞のトランスフェクションを行った。この実験の結果を図15に示す。誤差の縦棒はPEHAM試料に対するこの実験の標準偏差およびLipofectamineTM 2000に対する標準偏差を示す。この場合もHEK293細胞は、送達剤として使用されたPEHAMデンドリマーの濃度が増加すると、サイクロフィリンBのサイレンシング(silencing)を増加させることが示された。しかしこの実験においては、ノックダウンの割合は200μg/mLの濃度を越えて増え続け、400μg/mLを使用した場合最高値の67.4%になることが示された。トランスフェクションの能力、および従って標的のノックダウンはこの場合も対照のトランスフェクション剤であるLipofectamineTM 2000よりも優れていた。逆に言えば、PEHAMデンドリマーおよびLipofectamineTM
2000は両方ともMDCK細胞においては無効なトランスフェクション剤である。若干の単一の試験ではPEHAMデンドリマーは、サイクロフィリンBの発現をノックダウンするためにsiRNAを送達する若干の能力をもってはいるが、標準偏差が大きいことによって判るように、この能力は非常に変動する可能性をもつものであった。このことは、著しい遺伝子のノックダウンを誘起するためにsiRNAを送達することが失敗したことと矛盾しない。単一の試料の中で観測される少量のノックダウンは試料の間の天然の遺伝子の発現の差である可能性が高い。しかし、すべての細胞のトランスフェクション剤に対して見られるように、PEHAMデンドリマーは。特定の細胞系に対し或る濃度においてはsiRNAに対する効率的な送達媒体として機能する。従って一つの細胞系においてうまくいく送達が観測されることは、PEHAMデンドリマーがトランスフェクション剤として機能することができることを示し、それぞれに対して動作する他の条件を見出だすためには個々の細胞系に対し条件を修正する必要があることを示唆している。
実施例117:核酸のトランスフェクション剤としてのPEHAMデンドリマー、G=2(実施例82および84で製造)
A.細胞の調製
MDCKおよびHEK293細胞を集密化した10cmの培養皿から1:300に分割してそれぞれの細胞系に対し96穴のプレートの22個の穴に入れ、トランスフェクションの際に約85%の集密度が得られるようにする。三つのアームのコアおよび第1級アミン表面をもったPEHAMデンドリマーG=2(実施例84で製造)および四つのアームのコアおよび第1級アミン表面をもったPEHAMデンドリマーG=2(実施例86で製造)の有効性を決定するために、両方の細胞系におけるsiRNAのトランスフェクションに対し1〜500μg/mLの濃度範囲を使用した。トランスフェクションのために凍結乾燥したデンドリマーを完全培地の中で最高50μLにした。別のEppendorf管の中で、最終的な濃度を150nMにするために、サイクロフィリンB siRNA(ヒトのPPIB:siGENOMEの二体鎖)(Dharmacon,Inc.)を、全培地の中で50μLにした。両方の管を室温において15分間保温した後、一緒に混合し、次いでさらに20分間保温した。次にこの混合物を、完全に通気された培地で85%集密化したHEK293およびMDCK細胞に加えた。細胞をPEHAMデンドリマー−siRNA複合体と共に11時間保温した後、培地を新しい培地と取り換えた。48時間後に細胞を収穫し、分岐DNA(bDNA)試験を用いて特定の遺伝子のノックダウンに対してRNAの発現を定量化した。Genospectra製のQuantigene(R)Explore Kitを製造業者の手順で用いた。簡単に述べれば、50μLのLysis Mixture(Genospectraの登録商品の組成物)を各穴の中の100μLの培地に加え、37℃で15分間保温した。顕微鏡下で細胞を目で視察して細胞の溶解を確かめた。定量を行うまで細胞の溶解物を−20℃で凍結させた。
B.定量試験
試験を行う前にプローブ・セットをつくった。52μLのプローブを208μLのTEの中に加えることにより、TE(10ミリモルのTRIS,1ミリモルのエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム)中においてプローブ・セットの成分(CE,LE,およびBL)
を1倍の濃度に希釈してアクチン(actin)(HUMAN ACTB,5倍の濃度)(Genospectra)およびサイクロフィリン(Cyclophilin)(HUMAN PPIB,5倍の濃度)(Genospectra)に対するプローブ・セットをつくった。溶解作用試薬はアクチンおよびサイクロフィリンの両方に対し、3.7mLの溶解混合物を37μLの各1倍濃度のプローブ・セット成分と混合することによりつくった。残りの1倍濃度のプローブ・セット成分は−20℃で貯蔵した。定量試験に対しては細胞抽出物を室温で解凍し、それぞれ20μLをピペットで捕捉プレート(専売品のDNA連鎖が表面にコンジュゲートされている白色の96穴の板)(Genospectra)の二つの穴に加えた。その一つの穴に80μLの溶解作用試薬をアクチン・プローブと共に加え、第2の穴には80μLの溶解作用試薬をサイクロフィリン・プローブと共に加えた。アルミニウムの板の密封材(Costar)でプレートを密封し、ジッパーで閉鎖するアルミニウムの袋(Genospectra)の中で、蒸発を最低限度に抑制するために内部に湿った紙タオルを入れ50℃において一晩保温した。次の朝、Quantigene(R)Explore Kit(Genospectra)の指示に従って作用溶液をつくった。20mLの10X Wash Buffer(10X SSC(1.5モルのNaClおよび0.15モルのクエン酸ナトリウム、pH7.0),1%のラウリル硫酸リチウム)(Genospectra)を180mLの水で1倍に希釈して洗滌用緩衝液をつくった。拡大作用溶液およびラベル・プローブ作用溶液は9μLの拡大剤(Amplifier)(専売品の分岐DNA連鎖)(Genospectra)、および9μLのラベル・プローブ(ルシフェラーゼとカップルさせた専売品のDNA連鎖)(Genospectra)をそれぞれ9mLの拡大剤/プローブ希釈剤(専売品の溶液)(Genospectra)に加えてつくった。基質作用溶液は27μLの10%ラウリル硫酸リチウムを9mLの基質(専売品の混合物)(Genospectra)に加えてつくった。
各穴に対し、250μLの洗滌用緩衝液を加え、プレート全体の内容物を注ぎ出す。各穴を3回350μLの洗滌用緩衝液で洗滌し、最後の洗滌後プレートを逆さにし、紙タオルの上で叩いて乾燥させる。各穴に100mLの拡大作用溶液を加えた。プレートを再び密閉し、50℃で1時間保温した。拡大幅作用溶液を注ぎ出し、穴を上記のように3回洗滌した。各穴に100mLのラベル・プローブ作用溶液を加えた。プレートを再び密閉し、50℃で1時間保温した。ラベル・プローブ作用溶液を注ぎ出し、穴を上記のように3回洗滌した。各穴に100mLの基質作用溶液を加えた。プレートを再び密閉し、50℃で15分間保温し、15分間室温に冷却した。密封用の箔をプレートから取り去り、各穴に対する光の相対的な単位をGloRunnerTM luminometer(Turner BioSystems)上で測定した。
C.PEHAMデンドリマーの実験
HEK293およびMDCK細胞の両方においては、三つのアームのコアおよび第1級アミン表面をもったPEHAMデンドリマーG=2(実施例84で製造)は低濃度(1〜10μg/mL)および高濃度(200〜500μg/mL)において効果的なサイレンシングを示し、50〜100μg/mLにおいて効果が減少した。HEK293におけるサイクロフィリンBのサイレンシングの最高の割合86%は200μg/mLで観測された。MDCK細胞に対してはサイクロフィリンBのサイレンシングの最高の割合(39%)は1μg/mLで観測された。これらの値は両方ともLipofectamineTM 2000に対して観測される値(HEK293で49%、MDCKで26%)よりも高く、三つのアームのコアおよび第1級アミン表面をもったPEHAMデンドリマーG=2(実施例84)は多くの細胞系においてsiRNAの送達に対する効率的な媒体として機能し得ることを示している(図16参照)。四つのアームのコアおよび第1級アミン表面をもったPEHAMデンドリマーG=2(実施例86)は、HEK293細胞に対して試みられた全濃度範囲に亙り、またMDCK細胞に対しては低濃度において効果的なサイクロフィリンBのサイレンシングを示した。両方の細胞系に対し最高のサイレンシングは5μg/mLで見られ、HEK293細胞は89%のノックダウンを、MDCK細胞は35%のノックダウンを示した。これらの値は両方ともLipofectamineTM 2000に対して観測される値(HEK293で49%、MDCKで26%)よりも高く、四つのアームのコアおよび第1級アミン表面をもつG=2のデンドリマー(実施例86)も多くの細胞系においてsiRNAに対する効率的なトランスフェクション剤として機能し得ることを示している(図17参照)。
実施例118:PEHAMデンドリマーの抗バクテリア活性
PEHAMデンドリマーの抗バクテリア特性を決定するために、1993年の大学院医学会誌記載のPaul Goldenheimの方法[Goldenheim P.,Postgrad Med.Journal誌、S62−S−65(1993)]を使用した。L−Broth(LB)の培地(TEKnova)の5mLの培養物を10μLのE.Coli(Schisa laboratory,Central Michigan University,Department of Biologyから入手)と共に一晩37℃で保温し、225rpmで振盪しながら37℃で培養した。新しい5mLのLB培地に一晩培養した培養物10μLを加え、37℃で2時間振盪しながら培養し、その対数的な成長段階までのバクテリアを得た。水中で3.35%,0.0335%(1:100),および0.00335%(1:1000)の濃度でG=1のPEHAMデンドリマー(実施例93で製造)の試料をつくった。活性をもって成長している1/10の容積のE.coliを各試験試料に加え、1分後に10μLの試料を採取した。これらの試料を5mLのLB培地に接種した。抗バクテリア試薬Povidone−ヨード(Triadine製のPVP−ヨード)を同じ濃度で陽性の対照として使用した。この培養物を一晩振盪しながら37℃で成長させた。PerkinElmerTM Lambda 2紫外/可視分光光度計を用い600nmにおける吸収を読み取って培養物の濃度を測定し、1.4×10を乗じて1mL当たりの細胞を計算した。抗バクテリア効率を決定するための1mL当たりの細胞の計算結果を表Vに示す。
この実験の結果は、PEHAMデンドリマーが対照試料と同様な効率でその最高濃度(即ち3.35%)においてE.Coliバクテリアを殺すことを示している。PEHAMデンドリマーの抗バクテリア活性をさらに研究するために、TREN表面から誘導されるさらに別の二つの化合物を研究した。実施例84からつくられた三つのアームのコアおよび実施例86からつくられた四つのアームのコアをもつこれらのG=2,PEHAMデンドリマーを5%の濃度で使用した。表Vに示されているように、四つのアームのPEHAMデンドリマーはバクテリアを殺したが、三つのアームのデンドリマーはこの実験条件下では効果がなかった。この挙動は分子の表面上のアミンの総数が少ないことによるとすることができる。しかしこれらの研究はPEHAMデンドリマーが抗バクテリアの用途に使用できることを示している。
比較実施例
PAMAMデンドリマーと対比される式(I)のデンドリマー
実施例I:熱安定性
PAMAMデンドリマーと比較して、式(I)の本発明のデンドリマーは、TGAにより決定された熱安定性が著しく向上している(約100℃以上)。このデータを図18に示す。図18の曲線3は、典型的なPAMAM[G=3のポリ(アミドアミン)デンドリマー],即ちジアミノブタン・コア、アミン表面のポリマー(Dendritic Nanotechnologies,Inc.)の窒素中における熱分解の様相を示す。これと比較して、図18の曲線1および2は、それぞれ実施例26Bおよび78の生成物の熱分解の様相を示す。これらのデータからわかる通り、実施例26Bおよび78からの生成物は同様な熱分解の様相を示し、同様な世代のPAMAMポリマーと比較して著しく優れた熱安定性を示す。これらの実施例のポリマーは、以前に知られていたよりずっと高い熱分解の開始温度およびより大きい残留質量を示す。
このデータは、式(I)の本発明のデンドリマーがPAMAMデンドリマーと比較して大きな熱安定性をもっていることを示している。
実施例II:比較実施例Iと同じ条件下における式(I)の種々のデンドリマーおよびPAMAMに関するTGAを下記表VIに示す。
上記の結果は、式(I)のデンドリマーがPAMAMと比較して著しく高い熱安定性をもっていることを示している。
実施例III:コスト的利益の議論
式(I)のデンドリマーは、PAMAMデンドリマーより製造価格が安価であり、それは:
・中間体の官能基性が高いために処理段階が少ない、
・開環又は付加反応のために反応の副生成物が少ない、
・試薬に関するコストが低い、
・試薬の過剰量が少ないため、工程の能力が高い
からである。
式(I)のエポキシドの開環で得られるN=4およびN=3のデンドリマーであるピペラジンデンドリマーに対し、その場で分岐セルを生成する典型的なPAMAMデンドリマーの式量、および表面の基の数の比較を下記の表VIIにより示す。
この表VIIは、本発明では、なぜPAMAMの場合より少ない世代において急速に表面官能基が構築され、分子量が急速に増加し、de Gennesの表面充填が達成され、従って容器特性(container property)を得ることができるかを示している。それぞれの世代を追加するには単位操作のコストが著しく増加するので、より少ない段階で高い分子量と表面官能基性が得られることは、コストを著しく低下させる可能性を示している。
超分岐デンドリマーと比較した式(I)のデンドリマー
実施例IV:多分散度
制御されることが少ない無作為な開環による超分岐重合体と比較すると、式(I)のデンドリマーの場合にはより狭い多分散度が観察される。
AFMのデータは、実施例78および79に関してそれぞれ1.091および1.117という非常に狭い多分散度の数値を与える。これらの数値は非常に狭く、粒子が非常に単純に分散されており、凝集していないことを示している。超分岐重合体の典型的な多分散度は1.3〜1.5未満では見出されず、典型的にはもっとずっと広く、約3〜8である。
実施例V:サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)
図19は、実施例26Bおよび78の生成物のSECを、分子量5000および8000の2種の類似した平均分子量をもつ高分岐樹枝状ポリグリシドールに関するデータと比較した図である。番号1および2のSEC曲線は、実施例26Bおよび78の最適化されていない生成物が超分岐材料の典型的な広い多分散度に比べて低い多分散度をもっていることを示している。計算された多分散度の数を下記の表VIIIに示す。
超分岐したデンドリマーと比較した式(I)のデンドリマー
実施例VI:CPKモデル
図20は、縮んだおよび延びたPEHAMデンドリマー[(C)=PETGE;(IF)=OH;(EX)=PIPZ;(BR)=PETGE);(TF)=PIPZ:G=0.5,1.5,2.5,3.5,4.5,5.5,6.5]を示すCPKモデルから得られた寸法を示す。交差点(crossover point)はde Gennesの緊密充填が明白になる場所を示す。このモデルの縮んだ場合と延びた場合との間の空間はカプセル化に利用できる内部の空隙の容積を示している。水の中のSECの容積はこれらの二つの境界の間の線を与えるであろう。
図21はCPKモデルから得られる従来のポリエステル・デンドリマー[(C)=ネオペンチル(BR)=ネオペンチル;(TF)=OH)]の寸法を比較した図である。延長部材または内部の官能基性をもたないこれら従来のデンドリマーでは、内部の空隙の容積は存在しない。
実施例VII:N−SISに対する理論に関する考察
理論に拘束されることを望むものではないが、下記の議論はPEHAMデンドリマーの反応および生成に対する可能な立体的な因子およびそれらの効果に対する理由を理解する助けになるであろう。コア試薬(C)の周りにはめ込むことができる分岐試薬(BR)の最大数を推定するために二つの数学的モデルがつくられた。第1のモデルはすべての試薬を理想的な球として取り扱い、他方第2のモデルは分岐試薬(BR)を円錐形、コア試薬を球と考える。他のすべての化学的なパラメータ、例えば結合角、実際の分子の形、溶媒等は考えない。いくつかのコア試薬および分岐試薬がこれらのモデルで試験され、その結果、実際の反応から得られる結果と比較した場合、これらのモデルは全く正確であることが示された。
欠陥のない完全なデンドリマー構造の合成を細かく調整するためにいくつかのパラメータが存在している。これらの中で、立体的に誘起された化学量論的な量比(SIS)は最も重要な一つの役割を演ずる。例えばde Gennesは、或る与えられた世代で理想的な分岐はもはや起こり得ないことを予言した。何故なら利用できる表面の空間は数学的に計算された数の表面の基が占めるには制限され過ぎているからである。[P.G.deGennes,Hervet,H.J.J.,Physique−Lett.(Paris)誌、44巻,351頁(1983年)].Ingrid van Baal等[Ingrid van Baal等、Angew.Chem.Int.Ed.誌、44巻,2頁(2005年)]は、彼らがペプチドでG3デンドリマーの表面を修飾しようと試みた場合、完全な構造と共に、部分的に飽和した(sub−saturated)置換された分子を観測した。Tomalia等は、コア−外殻型のテクト(デンドリマー)をつくるための、コア・デンドリマー分子(r)の周りに配置することができる外殻デンドリマー分子(r)の飽和数(saturation number)を数学的に計算した[M.L.Mansfield;L.Rakesh;D.A.Tomalia,J.Chem.Phys.誌、105巻,3245頁(1996年)]。Mansfield−Tomalia−Rakeshの式を用いると、コアおよび分岐の半径の比はコアの周りに理論的に結合し得る分岐試薬の最大数を決定する[M.L.Mansfield:L.Rakesh:and D.A.Tomalia,J.Chem.Phys.誌、105巻,3245頁(1996年)]。これらの理論的な計算は証明され、コア−外殻型のテクト(デンドリマー)の合成においてS.Uppuluri等によって実験的に例証された[Adv.Mater.誌、12巻,796頁(2000年)]。これはMALDI−TOFおよびPAGEによって分析され、計算がかなり実際に近いことが証明された[D.A.Tomalia,et al,Pure Appl.Chem.誌、72巻,2343頁(2000年)およびD.A.Tomalia等,Proc.Natl.Acad.Sci.誌、99巻(8),5081〜5087頁(2002年)]。
発散型の繰り返し法によってPEHAMデンドリマーを合成する過程において、欠陥のある表面が観測された。これらの欠陥をもった表面は、ナノスケールのコア(C)とナノスケールの分岐セル試薬(BR)との相互作用によって示されるN−SIS効果によるものと考えられている。下記に述べるこれらのモデルは、分岐試薬が簡単な幾何学的形状をもっていると考え、コアの周りに共有結合的に結合した分岐試薬の許容できる最大数を説明し予測しようと試みるものである。この解析は、水素結合および溶媒効果を無視している。二種類の分岐試薬(BR)の形、即ち球形および円錐形が考えられている。
第I部.球形モデル
すべての試薬は理想的な球であると考える。計算を簡単化するために、この段階で円錐、円筒、および楔形のような他の形は用いない。コア試薬(例えばPETGE)のテザー点(tether point)は正四面体の形であると考える。3D Shop Sharewareと名付けられたC4Wによるプログラムを用い三次元の製図を行う。図22において赤のボールはコア試薬を表し、他の色のボールは分岐試薬を表す。種々の異なった色はただ美学的な理由で使用されているに過ぎない。
1.4個の分岐試薬(BR)置換基に対する必要条件
第1に4個の大きなボール(即ち分岐試薬)の表面を互いに接触させる。それらの四つの中心を連結することにより正四面体が定義される(図22)。この正四面体の内部に定義される空間は許容し得るコア試薬が利用できる容積を記述する。下記式において分岐試薬の半径をr、コアの半径をRとしよう。正四面体の辺の長さは2rでなければならない。内部のコアの空間の最大半径は下記式1から計算することができる。
従って
r≦4.45Rである限り、半径rの4個の分岐試薬の置換基が半径Rのコアを取り囲むのに十分な空間が存在する。r>4.45Rの場合には、N−SIS効果が生じ始め、従ってコア(C)の周りに存在可能な置換基の数は4よりも少なくなる。
2.3個の分岐試薬(BR)置換基に対する必要条件
半径rの3個の球形の分岐試薬(BR)を半径Rのコア試薬(C)の周りに集める。結合角を無視し、4個の球の中心をそれらが同じ平面内に位置するように配置すれば、このようにして定義される正三角形の辺の長さは2rになる。分岐試薬(BR)を接触させることにより定義される中央の空間の中にはめ込み得る(C)に対する最大半径Rは式3を用いて計算される。
そうすると
この結果を下記表IXにまとめる。
第II部.円錐形の(BR)モデル
1.4個の円錐形の分岐試薬(BR)置換基に対する必要条件
このモデルには3個のパラメータが存在する。それは球形のコアの半径(R)、円錐の高さ(h)、および円錐の底面の半径(r)である。図23参照。
4個の円錐形分岐試薬の底面は、図24の円錐の一つの底面に示されているように四面体の四つの底面に適合している。コア試薬(C)はこの四面体の中心に位置している。
R=コアの半径
h=円錐形の分岐試薬の高さ
r=円錐形の分岐試薬の底面の半径
r’=R+h
a=四面体の辺の長さ
であり、
そうすると
これにより
もしr<√2(h+R)なら、4個の分岐試薬をコア(C)の周りに配置することができる。(Nmax=4)。
2.3個の円錐の分岐試薬(BR)置換基に対する必要条件
球形のコア(C)の周りに3個の円錐を配置し、結合角をパラメータとして考慮しない場合、下記の式によって記述されるように4個の対象の中心を同じ面に配置することができる。(図25)。
そうすると
これらの数学的な結果に基づき、球形のコア(C)の周りの円錐形の分岐試薬の最大数は表Xのように計算することができる。
第III部.方法および例
すべての試薬の大きさは、エネルギーを最低化(MM2による)した後、Chem3DTM(CambridgeSoft)から推定されるが、他の方法では証明されない。シェアウエアのソフト(CAWによる3D Shop Shareware)を用いてこの議論を支持する図面として示された三次元の図面がつくられる。すべての試薬は簡単な幾何学的な形をもつものとして取り扱われる。小さい分子の大きさは次のようにして決定される:ChemDrawTMにより化学構造を描いた。ChemDrawTMのクリーンアップ関数(clean−up function)を用いて結合の長さおよび角度を補正した。これらの構造をChem3DTMにコピーし、再びクリーンアップを行い、MM2によりエネルギーを最低化した。最後に測定された大きさを得た。下記の化学構造参照。
コア試薬の大きさ
これらを考慮した後下記表XI、XII、およびXIIIがつくられた。
以上本発明をその好適具体化例を参照して説明したが、当業界の専門家は、これらの説明を読み理解した上で、上記の説明および特許請求の範囲に記載された本発明の範囲および精神を逸脱することなく変形および変更を行うことができるものとする。
実施例18:TMPTGEとアミノビス(メチルホスフォン酸)(IMPA)との反応。この実施例は生体適合性をもったフオスフォン酸の表面を有するPEHAMデンドリマーの製造を説明する。
[(C)=TMPTGE;(FF)=Et;(IF1)=OH;(BR1)=IMPA;(TF)=PO Na;G=1.5]
撹拌棒を含む25mLの丸底フラスコにIMPA(1.0g、4.9ミリモル、2当量/エポキシド)(Aldrich)および15mLの脱イオン水を加えた。この均一な混合物に約10%のNaOHを加え、pH計で測定して溶液のpHを8に調節した。この均一な混合物に25℃においてニートの状態のTMPTGE(250mg、0.83ミリモル、2.5ミリモルのエポキシド)を加えた。この混合物をNの保護雰囲気の中で密閉して3日間25℃で撹拌した後、1Kの透析膜を用い約5%溶液として脱イオン水中で13、16、19および22時間目に透析液を4回変えて透析を行った。保持物の揮発分を回転蒸発器により除去した後、高真空をかけて所望の生成物を得た(290mg;収率33%)。そのスペクトルは次の通り。
実施例66:4、4‘−メチレンビス(N,N’−ジグリシジルアニリン)(MBDGA)とトリス(ヒドロキシメチル)メチルアミン(TRIS)との反応
[(C)=MBDGA;(IF1)=OH;(BR1)=TRIS;(TF1)=OH;(TF2)=エポキシド;G=l]
テトラグリシジルアニリン(I−b)(0.422g、1ミリモル)を秤量して50mLの一つ口丸底フラスコの中に入れ、15mLのMeOHおよび5mLのDCAMを加えた。TRIS(0.121g,1ミリモル)を上記反応混合物に加えた。フラスコに還流冷却器を取り付け、40℃で3日間加熱した。溶媒を回転蒸発器により除去し、ワックス状の無色の固体を得た。これをさらに高真空下で乾燥した。加熱銃を用い高温の条件下で全反応混合物を溶媒(CHCl+CHOH;50mL,3:1)に溶解した。フラスコを室温に加温し、30mLのヘキサンを加えた。ヘキサンを加える際、沈澱の生成が観測された。3時間後、ブフナー濾斗を通して固体を濾過し、回転蒸発器により溶媒を蒸発させて粘稠な液体にし、これをシリカゲル上でカラムクロマトグラフにかけた。先ず40%の酢酸エチル/ヘキサンを使用して痕跡量のテトラグリシジルアニリンを溶離させた後、5%MeOH/CHClにより化合物−IIIを溶離させた。純粋な画分(TLCで決定)を蒸発させ、37mgの吸湿性の固体を得た。分析データ、即ちMALDI−TOF、Hおよび13C NMRのデータはこれが化合物−IIIであることを示した。またMeOHとDCMとの混合物中で2当量のTRIS/エポキシドを用いてこの反応を研究し、良好な収率で化合物−IIIを得た。この反応はDME中では進行せず、60℃においてMeOH中の2当量のTRISを用いるとビス−およびトリス−付加生成物、並びに痕跡量のテトラ付加生成物が得られた。(III−e)に対するスペクトルは次の通り:

Claims (91)

  1. 式(I)
    但し式中
    (C)はコアを意味し;
    (FF)はコアの焦点官能基性成分を意味し;
    xは独立に0かまたは1〜N−1の整数であり、
    (BR)は分岐セルを意味し、pが1より大きい場合(BR)は同一または相異なる構成部分であることができ;
    pは該デンドリマーの中の分岐セル(BR)の総数であって、下記式
    により導かれる1〜2000の整数であり;
    ここでGはコアを取り囲む同心的な分岐セルの外殻の数(世代)であり;
    iは最終の世代Gであり;
    は分岐セルのマルティプリシティであり;
    はコアのマルティプリシティであって1〜1000の整数であり;
    (IF)は内部官能基性を意味し、qが1より大きい場合(IF)は同一または相異なる構成部分であることができ;
    qは独立に0、または1〜4000の整数であり;
    (EX)は延長部材を意味し、mが1より大きい場合(EX)は同一または相異なる構成部分であることができ;
    mは独立に0、または1〜2000の整数であり;
    (TF)は末端の官能基性を意味し、zが1より大きい場合(TF)は同一または相異なる構成部分であることができ;
    zは、1以上で或る与えられた世代(G)に対する(C)および(BR)に可能な理論的な数までの表面の基の数を意味し、下記式
    z=N
    によって与えられ;
    ここでG、NおよびNは上記に定義した通りであるが、但しここで少なくとも一つの(EX)または(IF)が存在するものとする、
    を有することを特徴とする樹枝状ポリマー。
  2. は1〜20の整数であり;qは0、または1〜250の整数であり;pは1〜250の整数であり;mは0、または1〜250の整数であり;
    qまたはmの一つは少なくとも1でなければならず;
    qおよびmの両方が1より大きい場合、(BR)および(EX)は該構成部分の他のものと交互に現れるか、または連続した複数の(BR)または(EX)の群が逐次的に現れ
    ることを特徴とする請求項1記載の樹枝状ポリマー。
  3. 式(II)
    但し式中
    であり、コア=(C)、(TF)、G、N、N、i、zおよびpは請求項1で定義した通りであり、(BR)は存在する一つの(IF)構成部分をもっていなければならないか、その場で(IF)を生成できなければならない、
    を有することを特徴とする樹枝状ポリマー。
  4. (C)が単純なコアであることを特徴とする請求項1、2または3記載の樹枝状ポリマー。
  5. 単純なコアはポリ(グリシジルエーテル)[例えば、ビス−フェノールグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)、テトラフェニロールエタングリシジルエーテル(TPEGE)、トリフェニロールメタントリグリシジルエーテル(TPMTGE)、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE)、ビス(4−グリシジルオキシフェニル)メタン(BGPM)]、テトラ(エポキシプロピル)シアヌレート(TEPC)、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート(TGIC)、トリス[2−(アクリロイルオキシ)エチル]イソシアヌレート、4,4’−メチレンビス(N,N’−ジグリシジルアニリン)(MBDGA)、ジグリシジルアニリン、N,N’−ジグリシジル−4−グリシドキシアニリン(DGGA)、ソルビトール、グリセロール、ネオペンチル、オリゴネオペンチルジグリシジルエーテル、t−ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールトリグリシジルエーテル(PETriGE)、ペンタエリトリトールトリアリルエーテル(PETriAE)、ペンタエリトリトールテトラアジド(PETAZ)、ネオペンチルテトラプロパルギルエーテル、モノアルキルネオペンチルトリプロパルギルエーテル、トリアジド、テトラアジド、アミノエタノール、アンモニア、ポリアミン[例えば、エチレンジアミン(EDA)、PAMAM、ヘキサメチレンジアミン(HMDA)、ジエチレントリアミン、メチルイソプロピリジン、アルキレンビス(2−ハロエチルアミン)、ハロゲン化アリールメチル(例えばハロゲン化ベンジル)、ピペラジン、アミノエチルピペラジン、超分岐したコア[例えば、ポリリジン、ポリ(エチレンイミン)、ポリ(プロピレンイミン)、トリス−2−(アミノエチルアミン)]、直鎖ポリ(エチレンイミン)、水、硫化水素、アルキレン/アリーレンジチオール、ビス(2−ピペラジニルエチル)ジスルフィド(BPEDS)、シスタミン、4,4’−ジチオジ酪酸、ジチオ酪酸ジメチル(DMDTB)、メルカプトアルキルアミン、チオエーテルアルキルアミン、イソシアヌレート、複素環化合物、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7−トリス(酢酸)(DO3A)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラ(酢酸)(DOTA)、マクロ環式化合物(例えば、クラウンエーテル)、多炭素のコア(エチレン、ブタン、ヘキサン、ドデカン)、ポリグリシジルメタクリレート、ポリ(多官能性アクリレート)(例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、ジアリルアミン)、ジエチルアミノジアセテート、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、ホスフィン、ポルフィン(例えばポルフィリン)、オキシラン、チオラン[例えば、テトラチオラン(TES)]、オキセタン、アジリジン、アゼチジン、多アジド官能基性(例えば、PETGEから誘導されるテトラ−アジド)、シロキサン、オキサゾリン[例えば、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)(PEOX)]、カルバメート、またはカプロラクトンであることを特徴とする請求項4記載の樹枝状ポリマー。
  6. 単純なコアはシスタミン、ジアミンジスルフィド、ジアジドジスルフィド、ジスルフィドジアセチレン、プロパルギルペンタエリトリトールトリアリルエーテル、プロパルギルペンタエリトリトールトリグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールテトラアジド、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル、テトラフェニロールエタングリシジルエーテル、トリフェニロールメタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌレート、複素環式化合物、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)、多炭素コア(エチレン、ブタン、ヘキサン、およびドデカン)、ホスフィン、または単一官能性または多官能性のエポキシドを有する直鎖の、分岐した、或いは環式の構成部分、多官能性のアルケン、アルキン、またはアリール、或いは多アジド官能基性であることを特徴とする請求項5記載の樹枝状ポリマー。
  7. (C)は足場のコアであることを特徴とする請求項1、2または3記載の樹枝状ポリマー。
  8. 足場のコアはキャッピングされた材料、例えばそれぞれ一つまたはそれ以上のアミノエチルピペラジン、アジド、プロパルギル官能基性、ピペラジン、ジ−イミノ二酢酸、またはエポキシド表面のPEHAM、またはこれらの混合物でキャッピングされたトリメチロールプロパントリアクリレート、またはペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)、またはトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE)、或いはテトラフェニロールエタングリシジルエーテル(TPEGE)またはトリフェニロールメタントリグリシジルエーテル(TPMTGE)であることを特徴とする請求項7記載の樹枝状ポリマー。
  9. (C)はスーパー・コアであることを特徴とする請求項1、2または3記載の樹枝状ポリマー。
  10. スーパー・コアはコアの官能基性として作用するデンドリマーであるか、或いは0価の金属粒子(例えば、Au、Ag、Cu、Pd、Pt)、金のナノ粒子、金のナノ棒状物、コロイド、ラテックス粒子、金属酸化物、ナノ結晶、量子ドット、ミセル、ベシクル、リポゾーム、バッキーボール、カーボンナノチューブ(単一壁または二重壁)、炭素繊維、シリカまたは塊状金属表面であって、この場合他の構造が結合しているか、或いはその表面から成長することができるものであることを特徴とする請求項9記載の樹枝状ポリマー。
  11. (C)は、次のような成分:即ちPAMAMはその表面の上に成長するかまたは結合したPEHAMをもったコアであるか;PEHAMはその表面の上に成長するかまたは結合したPEHAMをもったコアであるか;PEHAMはその表面の上に成長するかまたは結
    合したPEHAMおよびPAMAMをもったコアであるか;PAMAMはその表面の上に成長するかまたは結合したPEHAMおよびPAMAMをもったコアであるか;PEHAMはその表面の上に成長するかまたは結合したPEMAMをもったコアであるか;ポリリジン樹枝状ポリマーはコア及びその表面の上に成長するかまたは結合したPEHAMであるか;PPIはコア及びその表面の上に成長するかまたは結合したPEHAMであるか;ポリオールはコア及びその表面の上に成長するかまたは結合したPEHAMである、成分を含んで成るスーパー・コアであることを特徴とする請求項9記載の樹枝状ポリマー。
  12. (C)は少なくとも一つの求核性(Nu)、一つの求電子性(E)、または一つの他の(O)構成部分であるか;或いは配列した少なくとも二つの樹脂状の分岐に結合した多価のコアであるか;またはコアの原子または分子であってそれは1価のまたは一官能性の構成部分或いは多価のまたは多官能性の構成部分、好ましくは樹脂状の分岐と結合するために利用できる官能性部位の原子価結合を2〜25000有する多官能性の構成部分であることができることを特徴とする請求項1、2または3記載の樹枝状ポリマー。
  13. (C)は求核性(Nu)であって、アンモニア、水、硫化水素、ホスフィン、ポリ(アルキレンジアミン)、例えばエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ドデシルジアミン、ポリアルキレンポリアミン、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリ(プロピレンイミン)、直鎖および分岐したポリ(エチレンイミン)およびポリ(アミドアミン)、第1級アミン、例えばメチルアミン、ヒドロキシエチルアミン、オクタデシルアミン、ポリ(メチレンジアミン)、マクロ環式/クリプタンド・ポリアミン、ポリ(アミノアルキルアレーン)、トリス(アミノアルキル)アミン、メチルイソプロピリジンジエチレントリアミン、アルキレンビス(2−ハロエチルアミン)、ハロゲン化アリールメチル(例えばハロゲン化ベンジル)、超分岐したコア(例えばポリリジン)、ポリ(プロピレンイミン)、トリス−2−(アミノエチルアミン)、複素環式アミン、星形/櫛形に分岐したポリアミン、ピペラジンおよびその誘導体(例えばアミノアルキルピペラジン)、エチレングリコール、ポリアルキレンポリオール、ポリアルキレンポリメルカプタン、チオフェノール、フェノール、またはキャッピングされたコア[例えばt−ブチルブトキシカルビノール(BOC)]としてのこれらの任意のコアであってこの場合Nの原子価の少なくとも一つがキャッピングされていないものであることを特徴とする請求項12記載の樹枝状ポリマー。
  14. (C)は求電子性(E)であるか、Broensted/Lewis酸またはアルキル化/アシル化剤で(E)に変わるものであり、環式エーテル(例えばエポキシド)、オキシラン、環式スルフィド(例えばエピクロロスルフィド)、アジリジン、アゼチジン、シロキサン、オキセタン、オキサゾリン、オキサジン、カルバメート、カプロラクトン、カルボキシ酸無水物、チオラクトン、スルトン、β−ラクタム、α,β−エチレン型不飽和カルボン酸エステル、例えば(C−C18アルキル)アクリレートエステル(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル)、(C−C18アルキル)メタクリレートエステル、アクリロニトリル、イタコン酸メチル、フマル酸ジメチル、マレイン酸無水物、またはアミド、例えばアクリルアミド、またはNの原子価の少なくとも一つがキャッピングされていないキャッピングされたコアとしてのこれらの任意のコアであることを特徴とする請求項12記載の樹枝状ポリマー。
  15. (C)は他の(O)構成部分であり、多価のコアまたはフリーラジカル受容性の基(例えばオレフィン)、または1、3−双極性シクロ付加構成部分(例えばポリアルキンおよびポリアジド)を生成し得る化合物である多官能性の反応開始剤コアであることを特徴とする請求項12記載の樹枝状ポリマー。
  16. (C)はトリアクリレート、テトラアクリレート、トリアジリジン、テトラアジリジン、トリアジド、テトラアジド、トリチオラン、テトラチオラン、トリオキサゾリン、テトラオキサゾリン、トリエポキシド、テトラエポキシド、ジグリシジルアニリン、ネオペンチルアルコール、アミノアルキロール、アルキレンジアミン、テトラアリールメタン、トリアリールメタン、トリグリシジルエーテル、テトラアリールメタン、テトラグリシジルエーテル、ビス(グリシドキシフェニル)アルカン、テトラエピスルフィド、トリスグリシジルイソシアヌレート、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、メチレンビス(ジグリシジルアニリン)、またはテトラエピスルフィドであることを特徴とする請求項12記載の樹枝状ポリマー。
  17. (C)はシスタミン、イソシアヌレート、複素環式化合物、多炭素コア(例えば、エチレン、ブタン、ヘキサン、ドデカン)、ホスフィン、または単一または多官能性エポキシドを有する直鎖の、分岐した、または環式の構成部分であることを特徴とする請求項12記載の樹枝状ポリマー。
  18. (FF)はデンドロンをコアとして使用できるようにするか、二つまたはそれ以上のデンドロンを連結できるようにするか、または(C)、(BR)、または(EX)および(BR)と反応し得るようにする任意の構成部分であることを特徴とする請求項1または2記載の樹枝状ポリマー。
  19. (FF)は水素、チオール、アミン、カルボン酸、エステル、エーテル、環式エーテル(例えば、クラウンエーテル、クリプタンド)、ポルフィリン、ヒドロキシル、マレイン酸イミド、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリールアルキル、ホスフィノ、ホスフィン、ボラン、アルコール、アルデヒド、アクリレート、環式無水物、アジリジン、ピリジン、ニトリル、イタコネート、環式チオラクトン、チオラン、アゼチジン、環式ラクトン、マクロ環式化合物[例えば1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラ(酢酸)(DOTA)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7−トリス(酢酸)(DO3A)]、キレート化配位子[例えばジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)]、イソシアネート、イソチオシアネート、オリゴヌクレオチド、アミノ酸、ペプチド、シクロペプチド、蛋白質、抗体または断片、アプタマー、イミダゾール、アジド、メルカプトアミン、シラン、オキサゾリン、オキシラン、オキセタン、オキサジン、イミン、トシレート、金属、ビオチン、ストレプタビジン、アビジン、保護基(例えば、t−ブトキシカルボニル(BOC)またはケトン溶媒で保護された基)、シロキサンまたはその誘導体、またはこれらの置換誘導体またはそれらの組み合わせ、或いはクリック・ケミストリーに適した基(例えばポリアジドまたはポリアルキン官能基性)であることを特徴とする請求項18記載の樹枝状ポリマー。
  20. (FF)はメルカプト、アミノ、カルボキシおよびカルボキシエステル、オキサゾリン、イソチオシアネート、イソシアネート、ヒドロキシル、エポキシ、オルトエステル、アクリレート、メタクリレート、スチレニル、またはビニルベンジル構成部分であることを特徴とする請求項18記載の樹枝状ポリマー。
  21. (BR)は任意の求核性(Nu)、求電子性(E)または他の(O)試薬であるか、或いは(BR)の前駆体からのその場でつくることができ、該(BR)は(C)、他の分岐セルまたは分岐セル試薬(BR)、延長部材(EX)、或いは末端官能基(TF)と反応することができ、その結果式(I)の樹枝状ポリマーの次の世代Gに対し、存在する反応性の基を多数生じるかまたは増大させ、(BR)が一より多い世代に生じる場合、それは同じまたは異なった(BR)構成部分であることができることを特徴とする請求項1、2または3記載の樹枝状ポリマー。
  22. (BR)が共反応物と一緒に使用されてコア付加物を生じ、次いで第2の共反応物と反応させられていることを特徴とする請求項21記載の樹枝状ポリマー。
  23. (BR)はキャッピングされていないまたは部分的にキャッピングされた、分岐したまたは直鎖の、或いは第1級または第2級のポリアミン、ジエチレントリアミン(DETA)、2−イミダゾリジル−1−アミノエタン(IMAE)、ジエタノールアミン(DEA)、ジベンジルアミン(DBA)、トリエチレンテトラアミン(TETA)、テトラエチレンペンタアミン、ポリ(エチレンイミン)、メチルアミン、ビス(アリル)アミン(BAA)、ヒドロキシエチルアミン、オクタデシルアミン、ジエチルイミノジアセテート(DEIDA)、ポリ(メチレンジアミン)、例えばヘキサメチレンジアミン(HMDA)、ポリアミノアルキルアレーン、トリス(アミノアルキル)アミン、例えばトリス(アミノエチル)アミン(TREN)、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)、直鎖のおよび分岐したポリ(エチレンイミン)、直鎖のおよび分岐したポリ(アミドアミン)、複素環式アミン、例えばイミダゾリン、ピペリジン(PIPZ)、アミノアルキルピペラジン、メチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA)、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);または種々の他のアミン、例えばヒドロキシエチルアミノエチルアミン、(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン(HEDA)、メルカプトアルキルアミン、メルカプトエチルアミン、イミノジアルキン、イミノジアルケン、置換されたピペラジン、ポリ塩化ビニルベンジルのアミノ誘導体および他のベンジルアミン、例えばトリス(1,3,5−アミノメチル)ベンゼン;またはポリオール、例えばペンタエリトリトール、エチレングリコール、ポリアルキレンポリオール、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ジメルカプトエタンまたはポリアルキレンポリメルカプタン;チオフェノール、またはフェノール;またはアセチレン性ポリエポキシド、ヒドロキシアルキルアジド、アルキルアジド、トリ−およびテトラ−アジリジン、トリ−およびテトラ−オキサゾリン、トリアゾール、チオールアルキル、チオール(FF)デンドロン、アリル基、アクリレート、メタクリレート、またはオレフィン官能基性または上記のキャッピングされた構成部分であることを特徴とする請求項21記載の樹枝状ポリマー。
  24. (BR)はトリアクリレート、テトラアクリレート、トリエポキシド、テトラエポキシド、ジアリルアミン、ジエタノールアミン、ジエチルイミノジアセテート、ビス(2−ハロアルキル)アミン、トリス(ヒドロキシメチルアミン)、保護されたジエチレントリアミン(DETA)であるか、またはその場で用いることを含めてアクリル酸メチルを使用することができることを特徴とする請求項21記載の樹枝状ポリマー。
  25. (BR)は1種またはそれ以上の環式エーテル(エポキシド)、オキシラン、スルフィド(エピクロロスルフィド)、アジリジン、アゼチジン、シロキサン、オキセタン、オキサゾリン、オキサジン、カルバメート、カプロラクトン、カルボキシ無水物、チオラクトン、β−ラクタム、またはそれらの誘導体であることを特徴とする請求項21記載の樹枝状ポリマー。
  26. (BR)はトリアクリレート、テトラアクリレート、トリエポキシド、テトラエポキシド、トリアジド、テトラアジド、ジアリルアミン(BAA)、ジエタノールアミン(DEA)、ジエチルイミノジアセテート(DEIDA)、トリス(ヒドロキシメチルアミン)、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)、ペンタエリトリトールトリグリシジルエーテル(PETriGE)、ペンタエリトリトールトリアリルエーテル(PETriAE)、(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン(HEDA)、メチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA)、トリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)、ジメチルイミノジアセテート、(ケトン性溶媒で)保護されたジエチレントリアミン(DETA)、またはその場で生成させるものを含めてアクリル酸メチルであることを特徴とする請求項21記載の樹枝状ポリマー。
  27. (IF)は開環反応からつくられ内部の反応部位を生じる活性の構成部分であることを特徴とする請求項1または2記載の樹枝状ポリマー。
  28. (IF)はヒドロキシル、チオール、アミン、ホスフィン、アルキルシラン、シラン、ボラン、カルボキシ、カルボキシエステル、クロロ、ブロモ、アルケン、アルキン、またはアルキル−またはアリール−アミドであることを特徴とする請求項27記載の樹枝状ポリマー。
  29. (IF)はヒドロキシル、チオール、アルキレンエステルまたはアミンであることを特徴とする請求項27記載の樹枝状ポリマー。
  30. (EX)は次のGが成長する前にデンドリマーの内部の中の距離を長くすることができる構成部分であり、樹枝状ポリマーの中で(BR)構成部分の前または後、或いは(BR)の前および後の両方に存在することができ、このような第2の(EX)は第1の(EX)と同一または相異なることができ、一つの(IF)構成部分をもつことができ、また少なくとも二つの反応部位をもっていなければならないことを特徴とする請求項1または2記載の樹枝状ポリマー。
  31. (EX)はアミノ酸、例えばリジン、ポリ(アミノ酸)、例えばポリリジン、オリゴエチレングリコール、ジエチレンテトラアミンおよび高級アミン同族体、5員環イミダゾリジル誘導体として保護されたオリゴアルキレンアミン、ジ−またはそれ以上の不均一なまたは均一な官能基性をもった脂肪酸、不飽和脂肪族または芳香族の二官能基性または多官能基性の構成部分、エタノールアミン(EA)、モルフォリン、ジカルボン酸、エチル−N−ピペラジンカルボキシレート(EPC)、2−イミダゾリジル−1−アミノエタン(IMAE)、アリールジメルカプタン、ジメルカプトアルカン、トリアゾール、イタコン酸ジメチル(DMI)、ジアジド、ジアセチレン、ピロリドン、ピロリドンエステル、アミノアルキルイミダゾリン、イミダゾリジン、ポリ(アルキレンイミダゾリジン)、メルカプトアルキルアミン、ヒドロキシアルキルアミン、または不均一な不飽和脂肪族および芳香族の二官能基性または多官能基性の構成部分であることを特徴とする請求項30記載の樹枝状ポリマー。
  32. (EX)はジアミノアルカン、ジフェノール、ジチオフェノール、芳香族ポリ(カルボン酸)、メルカプトアミン、メルカプトエタノール、アリルアミン、メチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA)、ピペラジン(PIPZ)、ポリピペラジン、アミノエチルピペラジン(AEP)、エチル−N−ピペラジンカルボキシレート(EPC)、環式ピロリジン誘導体、エチレンジアミン(EDA)、ジエチルイミノジアセテート(DEIDA)、または超分岐した樹枝状ポリマー、例えばポリリジン、ポリ(エステルアミド)、ポリ(アミドアミン)、ポリ(エチレンイミン)またはポリ(プロピレンイミン)構成部分であることを特徴とする請求項30記載の樹枝状ポリマー。
  33. (EX)はメチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA)、ジメチルイタコネート(DMI)、アクリル酸メチル、エチル−N−ピペラジンカルボキシレート(EPC)、1,2,3−トリアゾ−ル、2−イミダゾリジル−1−アミノエタン(IMAE)、ピペラジン、アミノアルキルピペラジン、ポリ(アルキレンピペラジン)、メチルイソプロピルイミノエチルピペラジン(MIPIEP)、ジスルフィド
    構成部分を有するジアミン、ビス(ピペラジノアルキル)ジスルフィド、またはピペラジン誘導体であることを特徴とする請求項30記載の樹枝状ポリマー。
  34. (TF)は1,3−双極性付加反応に対して官能基的に活性をもつかまたは適した構成部分であって、付加反応または置換反応、または開環反応を行うのに十分活性をもった構成部分、または重合を開始させる基、または樹枝状の分岐を次の世代Gに伝播するのに使用できる任意の官能基的に活性をもった構成部分であり、ここで全部ではないが若干の(TF)構成部分は反応して次の世代Gのデンドリマーをつくることができ、これらの(TF)基は同一または相異なることができ、(TF)構成部分が最後のGである場合にはこの(TF)は非反応性であることができることを特徴とする請求項1、2または3記載の樹枝状ポリマー。
  35. (TF)はアミノ基[キャッピングをすることができるが少なくとも一つのキャッピングされないアミノ基をもっている第1級および第2級アミノ基(例えばメチルアミノ、エチルアミノ、ヒドロキシエチルアミノ、ヒドラジノ基、ベンジルアミノ、グルコサミン、アミノ酸、メルカプトエチルアミノ)、第3級アミノ基(例えばジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ビス(ヒドロキシエチル)アミノ)、第4級アミノ基、トリアルキルアンモニウム、ビス(ヒドロキシエチル)アミノ、ビス(2−ハロエチル)アミノ、N−アルキル化された、N−アリール化された、N−アシル化された誘導体を含む];ヒドロキシ、メルカプト、カルボキシ、アルケニル、アリル、アリール、メタルキル、ビニル、アミド、ハロ、尿素、オキシラニル、アジリジニル、オキサゾリニル、アザラクトン、ラクタム、ラクトン、イミダゾリニル、スルフォナート、ホスフォナート、ボロナート、有機シラン、イソシアナート、イソチオシアナート、α−ハロアシル基、またはヒドロキシアルキルアジドであることを特徴とする請求項34記載の樹枝状ポリマー。
  36. (TF)または(M)はポリエチレングリコール、ピロリドン、ピロリドンエステル、カルボキシピペリジン、ピペリジン、ピペラジン、置換されたピペラジン、アミノアルキルピペラジン、ヘキシルアミド、アルデヒド、アジド、オキセタン、染料[例えば近赤外蛍光色素(例えばシアニン誘導体、FITC)、比色用色素(例えばNile red)]、トリス(ヒドロキシメチル)アミドメタン、フォトクロミック構成部分(例えばシドノン、ポルフィン)、アミドエチルエタノールアミン、カルボメトキシピロリジノン、スクシンアミド酸、アミドエタノール、アミノ酸、保護されたアミノ酸、抗体およびその断片、蛋白質、ペプチド、シクロペプチド、陽イオン性ステロイド、マクロ環式基、アザクラウンエーテル、抗生物質/抗バクテリア剤[例えばアミノグリコシド、アンフェニコール、アンサマイシン、β−ラクタム(例えばペニシリン、セファロスポリン、セファマイシン、オキサセフェム、カルバペネム)、テトラサイクリン、マクロライド、リンコスアミド、2,4−ジアミノピリミジン、ニトロフラン、キノロン、スルフォンアミド、スルフォン]、抗悪性腫瘍剤[例えば、アルキルスルフォネート、アジリジン、エポキシド、エチレンイミンおよびメチルメラミン、窒素マスタード、ニトロ尿素、プリン同族体、アンドロゲン、抗副腎剤、抗アンドロゲン剤、抗エストロゲン剤、エストロゲン、LH−RH同族体、プロゲストーゲン、その他]、葉酸および同族体、エポキシド、アクリレート、メタクリレート、アミン、カルボキシレート、陽イオン性、陰イオン性、中性、芳香族、グルコサミンまたは他のアミノ糖、ビオチン、アビジン、ストレプタビジン、成長因子、ホルモン、アプタマー、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラ(酢酸)(DOTA)、ジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)、金属キレート、ナフチルスルフォネート、アルキルスルフォネート、アリールスルフォネート、標的基、(例えばCD19、CD22、アプタマー)、ヒアルロン酸、ポリオキソメタレート、有機発色団、多価結合化合物、カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノコンポジット、すべて金属のナノ粒子、すべての種類のコアおよび外殻をもったすべて半導体のナノ粒子、放射性物質およびそのキレート同族体、蛍光分子(金属塩、有機化合物)、電気伝導性分子、光または電磁波吸収性または放出性分子(例えば紫外、可視、赤外、およびマイクロ波)、薬剤または診断剤の放射性同族体、シラン、シロキサン、シルセスキオキサン、ポリ(アリールアルキル)ポリ(ヨウ化物)、量子ドット、ナノ結晶(例えばAu、Ag、Cu等)、ポリフッ素化分子、表面活性剤、デンドロン、分化したデンドロン、デンドリマー、メトキシエトキシエトキシ、ポリイミド(例えばマレイン酸イミド)、除草剤(例えばトリフルラリン、2−ホスフォノメチルアミノ酢酸)、ポリアゾ化合物、ポリホスファジン、ポリフッ素化したスルフォネート、ヘテロ原子の直鎖および分岐、脂質、澱粉、単糖類(例えばマンノース、デキストース)、オリゴヌクレオチド、複雑な糖類、薬剤、例えば抗ガン剤(例えばドキソルビシン、メトトレキセート、その他)、アセチルサリチル酸、サリチル酸、ビタミン類(例えばビタミンEおよびC)、補助因子(例えばNADH)、または酸化防止剤であることを特徴とする請求項34記載の樹枝状ポリマー。
  37. (TF)および/または(IF)は担持された材料(M)と連係することができ、これは1個の(M)から、(TF)に対しては表面上に存在する最大可能な数zまで、(IF)に対しては最大の空隙容量で且つ内部に存在する(IF)に対するqまでであることができることを特徴とする請求項1、2または3記載の樹枝状ポリマー。
  38. 若干のまたはすべての(TF)はさらに(BR)または(EX)と反応してデンドリマーまたはデンドロン表面を成長させることができることを特徴とする請求項34記載の樹枝状ポリマー。
  39. (TF)はピペラジンおよびその誘導体、アルキルピペラジン、アミノアルキルピペラジン、1,2,3−トリアゾール、2−イミダゾリジル−1−アミノエタン(IMAE)、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、ヒドロキシル、エポキシド、オキサゾリン、アルキレンイミン、ラクトン、アザラクトン、ポリエチレンオキシド、アミノエチルイミン、カルボキシレート、アルキル、アジリジン、アジド、エチルイミン、アルキルエステル、エポキシド、アルコール、アルキルチオール、チオール、チオラン、モルフォリン、アミン、ヒドラジニル、カルボキシル、アリル、アジジル、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシルアルキルアミノ、保護されたジエチレントリアミン(DETA)、カルボキシアルキル、ピロリドン(およびそのエステル)またはスクシンイミジルエステルであることを特徴とする請求項34記載の樹枝状ポリマー。
  40. (FF)はさらに反応してアミド;エステル;随時一つまたはそれ以上のハロゲンで置換されたアルキル−、アルケニル−、アルキニル−またはアリールエーテル;環式エーテル(例えば、アザクラウンエーテル、クリプタンド);ポルフィリン;チオエーテル;チオエステル;ジスルフィド;マレイン酸イミド;ホスフィン;ホスフィン;ボラン;カルボン酸およびエステル並びに塩;ヒドラジド;アルコール;アルデヒド;アクリレート;環式無水物;アジリジン;ピリジン;ニトリル;アルキン;イミダゾール、アジド;メルカプトアミン;シラン;オキサゾリン;オキシラン;オキセタン;オキサジン;イミン;トシレート;ピロリドン;環式チオラクトン;チオラン;アゼチジン;ラクトン;アザラクトン;マクロ環式化合物[例えば1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7,10−テトラ(酢酸)(DOTA)、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−1,4,7−トリ(酢酸)(DO3A)];キレート化配位子[例えばジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)];イソシアネート;イソチオシアネート;オリゴヌクレオチド;アプタマー;アミノ酸;蛋白質、ペプチド、シクロペプチド、抗体および抗体の断片;ヌクレオチド;ヌクレオシド;金属;ビオチン;ストレプタビジン;アビジン;キャッピング基(例えば、t−ブトキシカルボニル(BOC)またはキャッピングされた溶媒);シロキサンまたは誘導体;上記の置換された誘導体、またはこれらの組み合わせ;またはクリック・ケミストリーに適した基(例えばポリアジドまたはポリアルキン官能基性)であることを特徴とする請求項1または2記載の樹枝状ポリマー。
  41. 樹枝状ポリマーはCPKモデル、電子顕微鏡、または溶液キャラクタリゼーションで決定された球、棒、不規則な超分岐、デンドリグラフト、またはコア−外殻(テクト)デンドリマーまたはデンドロンのような物理的形状をもっていることを特徴とする請求項1または2記載の樹枝状ポリマー。
  42. (TF)は全体として正の電荷を表面に与えることを特徴とする請求項1または2記載の樹枝状ポリマー。
  43. =4、(TF)=ピペラジン、およびG=1であることを特徴とする請求項42記載の樹枝状ポリマー。
  44. (BR)=トリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)、N=4およびG=2であることを特徴とする請求項42記載の樹枝状ポリマー。
  45. (C)はペンタエリトリトールトリグリシジルエーテル(PETriGE)、ペンタエリトリトールテトラアジド(PETAZ)、テトラフェニロールエタングリシジルエーテル(TPEGE)、またはトリフェニロールメタントリグリシジルエーテル(TPMTGE)であるか;または
    (BR)は3,3−イミノジアセトニトリル(IDAN)、イミノビス(メチルホスフォン酸)(IMPA)、ビス(アリル)アミン(BAA)、ジエチレントリアミン(DETA)、メチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA)、トリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)、N−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン(AEEA)、または2−メチル−2−イミダゾリン(MIA)であるか;または
    (TF)はテトラメチルシラン(TMS)であるか;または
    (EX)はトリアゾールであることを特徴とする請求項1または2記載の樹枝状ポリマー。
  46. (EX)=ピペラジン(PIPZ)またはその誘導体、またはトリアゾールまたはその誘導体であり、G=0、1、2、3または4である請求項1または2記載の樹枝状ポリマー。
  47. =3または4の場合、(BR)=ジエチルイミノジアセテート(DEIDA)、ビス(アリル)アミン(BAA)、ジエタノールアミン(DEA)、ジエチレントリアミン(DETA)、メチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA)、N−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン(AEEA)、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)またはトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)であることを特徴とする請求項1、2または46記載の樹枝状ポリマー。
  48. コアは脂肪族の構成部分であり、ここで(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)、ペンタエリトリトールトリグリシジルエーテル(PETriGE)、ペンタエリトリトールトリアリルエーテル(PETriAE)、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE)、ペンタエリトリトールテトラアジド(PETAZ)、テトラ(エポキシプロピル)シアヌレート(TEPC)、またはトリ(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート(TGIC)であることを特徴とする請求項1、2または46記載の樹枝状ポリマー。
  49. コアは芳香族構成部分であり、ここで(C)=テトラフェニロールエタングリシジルエーテル(TPEGE)またはトリフェニロールメタントリグリシジルエーテル(TPMTGE)であることを特徴とする請求項1、2または46記載の樹枝状ポリマー。
  50. ポリマーは下記の任意の一つ:
    [(C)=EDA;(FF)=H;(BR)=トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA);(EX)=HSEt;(TF)=OH;G=1];
    [(C)=HMDA;(BR)=トリメチルロールプロパントリアクリレート(TMPTA);(EX)=EA;(TF)=OH;G=1];
    [(C)=HMDA;(BR)=トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA);(EX)=モルフォリン;(TF)=環式エーテル;G=1];
    [(C)=EDA;(FF)=H;(IF)=OH;(BR)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(TF)=エポキシ;G=1];および
    [(C)=HMDA;(IF)=OH;(BR)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(TF)=エポキシ;G=1]
    であることを特徴とする請求項1記載の樹枝状ポリマー。
  51. ポリマーは下記の任意の一つ:
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(BR)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF)=NH;G=0.5、1.5、2.5または3.5];
    [(C)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(FF)=Et;(IF)=OH;(BR)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF)=NH;G=1.5];
    [(C)=トリフェニロールメタントリグリシジルエーテル(TPMTGE);(FF)=Et;(IF)=OH;(BR)=トリス(ヒドロキシメチルアミノメタン)(TRIS);(TF)=OH;G=1];
    [(C)=トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA);(FF)=Et;(BR)=トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF)=NH;G=1.5];および
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(BR)=ビス(アリル)アミン(BAA);(TF)=アリル;G=1]
    であることを特徴とする請求項1記載の樹枝状ポリマー。
  52. ポリマーは下記の任意の一つ:
    [(C)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(FF)=Et;(IF)=OH;(BR)=トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS);(TF)=OH;G=1];
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(BR)=トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS);(TF)=OH;G=1];
    [(C)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(FF)=Et;(IF)=OH;(BR)=ジエタノールアミン(DEA);(TF)=OH;G=1];
    [(C)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(FF)=Et;(IF)=OH;(BR)=ジエチルイミノジアセテート(DEIDA)およびトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN);(TF)=NH;G=2];
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(BR)=ジエチルイミノジアセテート(DEIDA)およびトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN);(EX)=イタコン酸ジメチル(DMI);(TF)=
    COMe;G=2.5];
    [(C)=テトラフェニロールエタングリシジルエーテル(TPEGE);(IF)=OH;(BR)=ジエチレントリアミン(DETA);(TF)=NH;G=1];
    [(C)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(FF)=Et;(IF)=OH;(BR)=イタコン酸ジメチル(DMI)およびトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN);(EX)=イタコン酸ジメチル(DMI);(TF)=COMe;G=2.5];
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(BR)=ジエチルイミノジアセテート(DEIDA)およびトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN);(TF)=NH;G=2];
    [(C)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(FF)=H;(IF)=OH;(BR)=トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS);(TF)=OH;G=1];
    [(C)=テトラフェニロールエタングリシジルエーテル(TPEGE);(IF)=OH;(BR)=トリス{2−アミノエチル)アミン(TREN)およびトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS);(EX)=MeAcryl;(TF)=OH;G=3];
    [(C)=テトラフェニロールエタングリシジルエーテル(TPEGE);(IF)OH;(BR)=トリス(2−アミノエチル)アミン(TREN);(EX)=MeAcryl;(TF)=COMe;G=2.5];
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(BR)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF)=NH;G=1.5];
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(BR)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE)およびGly;(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF)=OH;G=2];
    [(C)=BPEDS;(IF)=OH;(BR)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(EX)=メチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA);(TF)=エポキシ;G=1];
    [(C)=BPEDS;(FF)=SH;(IF)=OH;(BR)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(EX)=メチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA);(TF)=NH;G=1];
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(BR)=メチルイソブチルで保護された1−(2−アミノエチル)ピペラジン(PEA);(TF)=NH;G=1];
    [(C)=テトラフェニロールエタングリシジルエーテル(TPEGE);(IF)=OH;(BR)=トリス(2−アミノエチル)アミン(TREN);(TF)=NH;G=1];
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(BR)=ジエチルイミノジアセテート(DEIDA);(TF)=COEt;G=1.5];
    [(C)=トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(TMPTGE);(FF)=Et;(IF)=OH;(BR)=ジエチルイミノジアセテート(DEIDA);(TF)=COEt;G=1.5];
    [(C)=トリフェニロールメタントリグリシジルエーテル(TPMTGE);(FF)=H;(IF)=OH;(BR)=ジエタノールアミン(DEA);(TF)=OH;G=1];
    [(C)=トリフェニロールメタントリグリシジルエーテル(TPMTGE);(FF)=H;(IF)=OH;(BR)=ジエチルイミノジアセテート(DEIDA);(TF)=CO2Et;G=1.5];および
    [(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF)=OH;(EX)=エチル−N−ピペラジンカルボキシレート(EPC);(TF)=NH;G=0]
    であることを特徴とする請求項1記載の樹枝状ポリマー。
  53. 該ポリマーは増強された熱安定性、改善された化学的安定性、および/または狭い多分散度の範囲をもっていることを特徴とする請求項1または2記載の樹枝状ポリマー。
  54. 担持された材料(M)は樹枝状ポリマーとその内部または表面またはその両方の上で連係していることを特徴とする請求項1、2または3記載の樹枝状ポリマー。
  55. 担持された材料(M)は樹枝状ポリマーの内部の(IF)構成部分と連係していることを特徴とする請求項54記載の樹枝状ポリマー。
  56. 担持された材料は医薬品的な活性をもった試薬またはプロドラッグであることを特徴とする請求項54記載の樹枝状ポリマー。
  57. 少なくとも1種の医薬品的に許容できる希釈剤またはキャリヤーを有している請求項56記載の樹枝状ポリマーを含んで成ることを特徴とする調製物。
  58. 担持された材料は農業的な活性をもった試薬であることを特徴とする請求項54記載の樹枝状ポリマー。
  59. 少なくとも1種の農業的に許容できる希釈剤またはキャリヤーを有していることを特徴とする請求項58記載の樹枝状ポリマーを含んで成ることを特徴とする調製物。
  60. (FF)はx=N−1であり、デンドロンがつくられることを特徴とする請求項1、2または3記載の樹枝状ポリマー。
  61. エネルギーおよびエレクトロニックスの用途、例えば燃料電池(例えば膜、触媒)、エネルギー貯蔵(例えば水素)、マイクロ波吸収剤、赤外線吸収剤、固体状態材料による照明、装置の熱管理、発光ダイオード、ディスプレー、電子インク、層間誘電体、ホトレジストおよびナノレジスト・パターンニング、ナノリソグラフィ、トランジスター、分子エレクトロニックス、通信装置(例えば導波管)、フォトニックス、光−電気変換器、写真材料、量子ドット、および材料のステルス増強に使用するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  62. 溶媒または乾燥した調製物のいずれかと共にトナー組成物として使用するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  63. 染料(例えば陰イオン性染料、フォトクロミック染料、熱発色性染料、液晶)、塩、帯電防止剤、表面活性剤、酸化防止剤、溶媒(例えば水)と共に、またはニートの状態で使用するため;、他の所望の成分と共に使用して、紙または他の印刷表面に、沈着させ得る沈澱を含まないインクをつくるため;および布、布の模様、絨毯および他のこのような品目に対する多くの用途に有用な合成および天然繊維を被覆するかまたはそれに浸透させるのに使用するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  64. 例えば紙、ラテックス、顔料、重合体、光ファイバー、ガラス、金属表面、ガラス繊維、セラミックス、ゴム、木材、コンクリート、石材、繊維および布に対する被覆、コーキングおよび充填剤調製物として使用するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  65. 容器、ステント、医療機器、カテーテル、移植材、マイクロアレイ・スライド、細胞培養板、電極およびセンサーのコーティングとして使用するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  66. 分離または濾過、或いは大きさの較正に用いる支持体として使用するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  67. 歯科用コンポジット、光硬化性材料、レオロジー変性材、重合体接着剤、重合体添加物、電磁波吸収材、贋造防止媒体、多孔質変性剤、感染防止剤、抗バクテリア剤、香料、脱臭剤、アミロイド形成防止剤に対する組成物として使用して性能を向上させ、収縮を減少させ、および/または接着性を改善するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  68. コンピュータの記憶システム、磁気的記憶保存システム、および電子トランジスターおよび光トランジスターの製造に使用するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  69. 金属イオン、金属粒子、磁性粒子および常磁性粒子、合金、触媒、再利用可能な触媒、金属の細孔発泡体、ナノ反応器、半導体粒子、および量子ドットに対するキャリヤーとして使用するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  70. プロドラッグ、薬剤(例えば小さい有機性の薬剤、ポリマードラッグ、生物性マクロ分子の薬剤、抗レスチノシス(antirestionosis)剤、心臓血管作用薬(caradiovascularagent)、アンギオスタティン(angiostatin)、スタティン(statin)、抗バクテリア剤、抗ウィルス剤、殺菌剤、アミノ酸、ペプチド、蛋白質、オリゴヌクレオチド、ヌクレオチド)、ワクチン、診断剤、造影剤、バイオマーカー剤、腫瘍剤、眼球作用薬(ocularagent)、非ステロイド系抗炎症剤、抗原、ビタミン、α−ヒドロキシ酸、解毒剤、および免疫抑制剤に対するキャリヤーとして使用するための請求項54〜57および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  71. 試験管内、生体外、または生体内の用途におけるバイオマーカー、分子プローブ、トランスフェクション剤、または環境試験剤として使用するための請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  72. 個人的な手入れ(ケア)、化粧品または健康増進剤のキャリヤーまたは添加剤として使用するための請求項1〜57および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー。
  73. 請求項1〜57および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマーまたはその医薬品的に許容された塩の有効量を動物に投与することを特徴とする動物の病気を治療する方法。
  74. 請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマーを含む溶液を固体の基質に被覆する方法において、該方法は浸漬、噴霧、スピン被覆、ワイピング、または他の方法で該樹枝状ポリマーの溶液を該基質の外側の表面および露出した内
    面に被覆し、該基質を該溶液と接触した状態から取り出し、空気中でまたは熱をかけて過剰の溶液を蒸発させることを特徴とする方法。
  75. 被覆工程を助けるために該溶液は溶媒、表面活性剤、乳化剤、および/または洗剤の混合物を含んでおり、溶液中の樹枝状ポリマーの重量は約0.0001〜約50重量%であることを特徴とする請求項74記載の方法。
  76. (a)(TF)が、約1pg(ピコグラム)〜100mg/mLの濃度で陽イオン性の樹枝状の表面をもつのに十分な量で、存在する請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー、および(b)所望のオリゴヌクレオチドまたはポリ核酸を含んで成る溶液を電気穿孔(エレクトロポレーション)により、または細胞の表面に適用し、トランスフェクションが行われるのに十分な時間の間細胞を該溶液に露出することを特徴とする真核細胞のトランスフェクションを行う方法。
  77. (a)(TF)が、陽イオン性の樹枝状の表面をもつのに十分な量で存在し、それがAu、Ag、Cu、Mg、またはCaの粒子、金のゾル、金の原子、金を含む錯体または分子、これらのクラスターまたは混合物と結合してポリマー−金属のコンジュゲートをつくり、ここで該コンジュゲートの最大寸法は(M)または(C)として約1〜約1000nmである請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマー、および(b)遺伝子のトランスフェクションを行う粒子を生じる所望の遺伝物質、オリゴヌクレオチド、またはポリ核酸を含んで成る遺伝子銃(gene gun)を用い植物および動物の真核細胞に遺伝物質を送達し;遺伝子のトランスフェクションを行う粒子を細胞に貫通させその中に入れるのに十分な駆動力で遺伝子のトランスフェクションを行う粒子を植物および動物の方へ加速することを特徴とする植物および動物の真核細胞に遺伝形質を送達する方法。
  78. 請求項1〜60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマーを使用し、薬剤として治療剤および/または診断剤を含む薬剤を動物に送達する方法において、該方法は該治療の必要に応じ薬物的に許容された賦形剤、キャリヤーまたは希釈剤の中に含まれる有効量の薬剤を動物に投与することを特徴とする方法。
  79. 薬剤の該有効量は該薬剤に対して知られた量であり、投与量は該薬剤から同じ効果を得るのに従来知られていた量と同じか或いは少ないことを特徴とする請求項78記載の方法。
  80. 該薬剤および樹枝状ポリマーは、経口投与、アンプル、静脈注射、筋肉注射、経皮被覆、鼻腔内被覆、腹腔内投与、皮下注射、眼球被覆、ワイプ(wipe)として、噴霧、ガーゼまたは他の外科的な切開を行う際の方法により行うことにより、瘢痕が生じている部位の近く、または腫瘍が成長しているかまたはそれを除去した部位、或いは腫瘍の近くまたはその内部において投与されることを特徴とする請求項78記載の方法。
  81. 重合体のレオロジー特性を変性する方法において、ニートの状態または溶媒に含まれた重合体を、溶融物または溶媒中に含まれた請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマーと混合し、溶融物、固体、溶解した状態または乾燥した相の第1のポリマーのレオロジー特性を公知方法で変性し、この際(M)がもし存在するならそれは燃焼遅延剤、染料、紫外線吸収剤、抗微生物剤、重合開始剤、帯電防止剤、および/または酸化防止剤であり、該溶液または乾燥混合物は約0.0001〜約50重量%の重量の樹枝状ポリマーを有していることを特徴とする方法。
  82. 化粧品の用途において動物の皮膚、毛髪および/または爪を処理する方法であって、該
    方法は、ローション、クリーム、トナー、粉末または溶媒として使用するために請求項1〜57および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマーを公知方法で化粧品調製物中に混入し、次いで刷毛塗り、平滑化、擦り付け、または他の方法で該調製物を動物の皮膚、毛髪および/または爪に適用し、この際該調製物は約0.0001〜約50重量%の重量の樹枝状ポリマーを含んでいることを特徴とする方法。
  83. 基質の較正方法において、請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマーの溶液(約1pg〜約100mg/mL)をつくり、大きさの比較標準用のナノメートルの基質に該溶液を適用し、該樹枝状ポリマーに対して未知の基質の大きさを参照するために光学顕微鏡、原子間力顕微鏡または電子顕微鏡で基質を可視化するか、および/またはどの大きさの樹枝状ポリマーが基質の細孔またはフィルターを通過するかを決定することにより基質またはフィルターの細孔の大きさを決定することを特徴とする方法。
  84. 表面に消毒薬を適用する方法において、該方法は請求項1〜55または60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマーを溶液としてまたは溶媒中に含ませ、(M)に対する他の添加剤、例えば染料、芳香剤、抗バクテリア剤、表面活性剤および/または解乳化剤を存在させまたは存在させずに該表面に噴霧、ワイピング、または適用することを特徴とする方法。
  85. バイオマーカー試薬、分子プローブ、トラスフェクション試薬、または環境試験の試薬に使用するために、請求項1〜55および60のいずれか一つに記載された式(I)の樹枝状ポリマーを、このような試験に必要な、別の容器の中に入れられたまたは別に得られる他の任意の成分、および使用する際の説明書と共に含んで成ることを特徴とするキット。
  86. コア(C)は球形であり、コアは(EX)または(BR)、或いは(EX)および(BR)の両方を有する球形の4個の試薬と反応し、ここで下記の条件、即ち
    従って
    但し式中rは外殻試薬の半径であり;Rはコアの半径であり;四面体の辺の長さ=2rであり;また中心の空間に適合し得る小さいボールに対する最大半径は上記式1から計算でき、r≦4.45Rである限り、コアの周りに4個またはそれ以上の外殻試薬が配置されるのに十分な空間が存在するものとする、
    を満たす数の試薬が反応することができることを特徴とする請求項1または2記載の式(I)の樹枝状ポリマー。
  87. コア(C)は球形であり、コアは(EX)または(BR)或いは(EX)および(BR)の両方を有する円錐形の4個の試薬と反応し、ここで下記の条件、即ち
    従って
    従って
    但し上記式中
    R=コアの半径、
    h=円錐(外殻試薬)の高さ、
    r=円錐(外殻試薬)底面の半径=四面体の底面の内接円半径
    r’=四面体の内接円半径=R+h、
    a=四面体の辺の長さ、であり、r≦√2(h+R)ならば、コアの周りに4個またはそれ以上の外殻試薬を配置するのに十分な空間が存在するものとする、
    を満たす数の試薬が反応することができることを特徴とする請求項1または2記載の式(I)の樹枝状ポリマー。
  88. A.ワン・ポット反応として、(C)を反応性(BR)前駆体(例えばイミノ二酢酸、第1級アミンで保護されたジエチレントリアミン(DETA)、イミノジアルキルニトリル、イミノジアルキルホスフォン酸、ハロゲン化イミノジアルキル[例えばビス(2−クロロエチル)アミン]、ジエタノールアミン、第2級ジアミン、例えばジアルキルアミン、ジアリルアミン、ジアリールアミン、イミノジアルキン、イミノアルキレンアミン[例えばビス(ヘキサメチレントリアミン)])、または予めつくられた(BR)試薬[例えばトリス(2−アミノエチル)アミン(TREN)、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS)、アセチレンジ−またはトリ−エポキシ構成部分]、またはヒドロキシ、メルカプトまたはアミノ(FF)デンドロンと、溶媒中において反応が完結するまで約0〜100℃の温度で反応させてm=0でq=1〜4000の式(I)の樹枝状ポリマーをつくり;
    B.(TF)上でオーソゴナル・ケミストリーを使用して、段階Aでつくられた樹枝状ポリマーを反応させてさらに他の(BR)構成部分を付加し、m=0または1〜2000でq=1〜4000の式(I)の樹枝状ポリマーを含む高い世代の均一/不均一な組成の(BR)をつくり;
    C.ケトン溶媒法で保護することにより反応性(BR)前駆体または第2級および/または第1級アミンをもつ(BR)を保護して、第2級アミン部位だけを反応性の(C)または反応性の(TF)と反応させるか、或いは予めつくられた(BR)の中に第1級アミンだけが存在する場合には、これらの一つまたはそれ以上の第1級アミン構成部分をケト
    ン溶媒で保護し、他の保護されていない第1級アミンを適当な(C)または(TF)と反応させ、m=0または1〜2000でq=1〜4000の式(I)の樹枝状ポリマーをつくり;
    D.段階Aでつくられた樹枝状ポリマーを、アクリル酸アルキル(例えばアクリル酸メチル)とアルキルアミンの求核性の反応(Michaelの付加反応)によりアミノアルキルエステル結合をつくった後、該エステルをアルキレンアミンまたは(EX)または式(I)の他の(BR)と反応させることにより反応させて、m=0または1〜2000でq=1〜4000の式(I)の樹枝状ポリマーをつくり;
    E.段階Aでつくられた樹枝状ポリマーを、第1級アミン(TF)基をもつ(C)または(BR)をイタコン酸ジメチル(DMI)と反応させることによりピロリドンエステル基に変えた後、このエステルを第1級アミンまたは部分的に保護された第1級ポリアミンと反応させて式(I)の(BR)または(TF)構成部分への結合をつくることにより反応させて、m=0または1〜2000でq=1〜4000の式(I)の樹枝状ポリマーをつくり;
    F.チオールを含む予めつくられた(BR)試薬または反応性(BR)前駆体をフリーラジカルにより付加することにより、段階Aでつくられた樹枝状ポリマーを反応させて式(I)のアリルまたはオレフィン基をもつ(C)または(BR)をつくり、これによってm=0または1〜2000でq=1〜4000の式(I)の樹枝状ポリマーをつくり;
    G.1〜N個のアジドまたはアルキンを含む(C)および1〜N−1個のアジドまたはアルキンを含む(BR)を1,3−双極性シクロ付加反応により逐次または同時に付加させる反応を行なうが、但しここで(C)および(BR)は(C)または(BR)1個当たり唯1個のアジドまたはアルキンしかもたず、またそれらの間で1個のアジドおよびアルキンの両方をもっていなければならず、アジドイオンを用いるエポキシ環の求核性開環反応でアジドを含む(C)および(BR)をつくった後、これらの反応性の基を反応させて式(I)の新しい(BR)または(TF)構成部分に対するトリアゾール結合をつくってm=1〜2000でq=0または1〜4000の式(I)の樹枝状ポリマーをつくり;
    H.(BR)または(C)の後に(EX)を挿入するために段階B〜Gの一部として(EX)を反応させてm=1〜2000の式(I)の樹枝状ポリマーをつくる
    段階を含んで成ることを特徴とする請求項1に定義された式(I)の樹枝状ポリマーを製造する方法。
  89. アクリレート−アミン反応系により請求項1または2に定義された式(I)の樹枝状ポリマーを製造する方法において、該方法は
    A.アクリレート官能性のコアをアミン官能性の延長部材と例えば下記式
    (C)+(EX)→(C)(EX)(TF)、
    但し式中(C)=アクリレート官能性のコア、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA);(EX)=アミン官能性の延長部材、例えばピペラジン(PIPZ);(TF)=アミンである、
    に示されるように反応させ、
    B.アミン官能基で延長されたコア試薬(C)(EX)(TF1)をアクリレート官能性の分岐セル試薬(BR)と下記式
    (C)(EX)(TF1)+(BR)→(C)(EX)(BR)(TF2)、
    但し式中(C)=トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF1)=アミン;(BR)=トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA);(TF2)=アクリレートである、
    に示されるように反応させ、
    ここで段階AおよびBの両方に対し:
    延長部材(EX)基のコアに対する付加に対しては(EX)/(C)のモル比は延長部材の分子(EX)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コアまたは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比で定義され、完全に被覆されることが
    望ましい場合には過剰の(EX)が使用され、
    分岐セル(BR)の単純なコア、足場のコア、スーパー・コアまたは現在の世代の構造に対する付加に対しては(BR)/(C)は分岐セルの分子(BR)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コアまたは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義され、完全に被覆されることが望ましい場合には過剰の(BR)が使用され、
    分岐セル(BR)または延長部材(EX)のコア、足場のコア、スーパー・コアまたは現在の世代の生成物に対する付加の程度は加えられたモル比またはN−SISにより制御することができることを特徴とする方法。
  90. 開環反応系により請求項1または2に定義された式(I)の樹枝状ポリマーを製造する方法において、該方法は
    A.エポキシ官能性のコアをアミン官能性の延長部材と例えば下記式
    (C)+(EX)→(C)(IF1)(EX)(TF1)、
    但し式中(C)=エポキシ官能性のコア、例えばペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF1)=内部ヒドロキシル(OH);(EX)=ピペラジン(PIPZ);(TF1)=アミンである、
    に示されるように反応させ、
    B.アミン官能基で延長されたコア試薬(C)(IF1)(EX)(TF1)をエポキシ官能性の分岐セル試薬(BR)と例えば下記式
    (C)(IF1)(EX)(TF1)+(BR)→(C)(IF1)(EX)(IF2)(BR)(TF2)、
    但し式中(C)=ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);(IF1)=請求項1に定義された内部官能性構成部分、例えばOH;(EX)=請求項1に定義された延長部材の構成部分、例えばピペラジン(PIPZ);(TF1)=アミン;(BR)=エポキシ官能性の分岐セル試薬、例えばペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(PETGE);および(IF2)=請求項1に定義された内部官能基性の構成部分、例えばOH;(TF2)=アミンである、
    に示されるように反応させ、
    ここで段階AおよびBの両方に対し;
    延長部材(EX)基のコアに対する付加に対しては(EX)/(C)のモル比は延長部材の分子(EX)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コアまたは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比で定義され、完全に被覆されることが望ましい場合には過剰の(EX)が使用され、
    分岐セル(BR)の単純なコア、足場のコア、スーパー・コアまたは現在の世代の構造に対する付加に対しては(BR)/(C)は分岐セルの分子(BR)のモル数対単純なコア、足場のコア、スーパー・コアまたは現在の世代の構造上の反応性官能基のモル数(即ちN)の比として定義され、完全に被覆されることが望ましい場合には過剰の(BR)が使用され、
    分岐セル(BR)または延長部材(EX)のコア、足場のコア、スーパー・コアまたは現在の世代の生成物に対する付加の程度は加えられたモル比またはN−SISにより制御することができることを特徴とする方法。
  91. 請求項88に定義された式(I)の樹枝状ポリマーを製造する方法において、
    =1〜20;q=1〜250;p=1〜250;およびm=1〜250であり;
    1より大きいq、p、またはmが存在する場合、(IF)、(BR)、および(EX)構成部分は同一または相異なることができ;
    (BR)または(EX)は該構成部分の他のものと交互に現れるか、または連続した複数の(BR)または(EX)の群が逐次的に現れることを特徴とする方法。
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