JP2013505963A - 汚染された環境から元素を除去するチオール含有化合物およびその使用方法 - Google Patents

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Abstract

【構成】イオウ含有配位子、およびこれらを金属および/または主族元素に結合させて流体、固体、気体および/または組織から除去する方法である。本発明配位子の一般構造式(A)または(B)である。式中、Rはベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rはアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、チオリン酸塩(エステル)、N−アセチルシステイン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、チオサリチル酸塩(エステル)、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、mは1〜6であり、Yは水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基である。
【選択図】図1

Description

関連出願への相互参照
本出願は、すべて2009年9月28日を出願日とする米国仮特許出願第61/246,278号、第61/246,282号および第61/246,360号の優先権を主張する出願であり、これら出願明細書の開示内容全体を援用するものとする。
本発明は、広範囲にわたる金属および主族元素への共有結合に利用される化合物に関し、より具体的にはイオウ含有配位子およびこれらを利用して、固体、液体および気体から汚染物を除去することに関する。
重金属汚染および主族元素汚染は、世界的に存在し、拡大しつつある問題である。過去数十年、連邦政府および州政府は、表面水および地下水を汚染物質から保護するために環境条例ないし規制(environmental regulations)を定めてきている。これら条例要件に答えて、表面水、地下水および土壌から汚染物を沈殿させるために数多くの製品が開発されている。水および土壌から金属を沈殿させるさいに利用されている組成物および方法の実例については、USP6,586,600に詳しい説明がある。この公報の開示全体は、ここに援用するものとする。
金属および主族元素を結合できる配位子を汚染改善に利用できる産業上・環境上の分野が多数ある。例えば、廃水処理施設、塩素を含有するアルカリ産業施設、金属仕上げ加工産業施設およびある種の都市埋立地から出る廃水を原因とする汚染問題がある。同様に、採掘を行っている鉱山および廃山の両者から出てくる水の金属含有量も、重金属産業をもつ地理学的領域では大きな環境問題である。また、天然ガスポンプハウス付近にある土壌や表面水にも同様な金属汚染問題がある。石炭火力発電プラントや都市廃棄物や医療廃棄物の焼却から排出されるガスは水銀を含有している。このように、ガス、水溶液、非水性溶液や固体基質から金属や主族元素に結合し、これらを除去できる配位子(ligands)が求められている。
イオウ含有化合物を使用して、重金属を結合することは公知である。例えば、Thio−Red(登録商標)は、水から2価の重金属を沈殿処理するために使用されている化学試薬である。この試薬は、(カリウムを含むこともある)ナトリウムチオカーボネート、硫化物およびその他のイオウ種からなる複雑な水溶液である。Thio−Red(登録商標)は、金属チオカーボネートではなく、むしろ金属硫化物(即ちCuS、HgS、PbS、ZnSなど)の生成を通じて水溶液から最終的にCu、Hg、Pb、Znを除去するものである。HMP−2000(登録商標)などのナトリウムジアルキルジチオカルバメート、カリウムジアルキルジチオカルバメートも、金属沈殿剤として広く利用されている。ところが、産業上現在利用されている多くの試薬の、重金属に対して安定な共有結合を形成できる力が制限されているため、汚染改善に関しては大きな懸念がある。十分な、即ち金属特異性をもつ結合又は凝結(binding sites)サイトが欠いている試薬の場合、経時的に不安定で、かつある種のpH条件下で不安定になる金属沈殿物を形成する恐れがある。このような不安定な沈殿物は結合した金属を環境中に放出する場合があり、汚染処理剤または汚染改善剤としては満足のいくものではない。さらに、これら試薬は、単純な金属硫化物を形成する場合があり、これら金属硫化物は細菌によりメチル化することがある(Hgの場合、水溶性カチオンMeHgが生成する)。従って、金属や主族元素に結合するだけでなく、広範な環境条件において、また長期間にわたって汚染元素を保持する安定な不溶沈殿物を形成するようにこれら元素に結合する配位子が求められている。
同様に、金属をキレート化する各種キレーター(chelator)を利用することも公知である。現在行われている多くの研究は、住民の水銀やその他の毒性重金属への暴露が増加していることを反映している。水銀中毒などの重金属中毒を治療するために現在承認されている結合剤の実例は、ジメルカプトプロパンスルホネート(DMPS)やジメルカプトコハク酸(DMSA)であり、これらは作業員などの重金属への暴露に対処するために第2次世界大戦時に導入されたものである。“キレーター”とも呼ばれることがあるDMPSやDMSAなどの従来の化合物は、語の化学的に意味においては真のキレーターではない。これは、隣接炭素原子のイオウ間のスペースが十分でないため、大きな金属原子が、真の“キレート”を形成するための必要条件である、同時に2つのイオウに結合することができないからである。むしろ、DMPSやDMSAは金属とともに結合サンドイッチ錯体を形成する。この場合、例えば2つの結合分子が一つの水銀原子に結合する。この結合力は、チオール(−SH)基とHg2+との間に2つの結合を形成する真のキレーターの場合よりも弱い。また、負電荷特性に基づいて、DMPS、DMSAやEDTAなどの結合剤は必須金属であるCa2+、Mg2+、Mn2+などを始めとするすべての金属イオンに対して非特異的な吸引を示す。尿を通じて体内からこれら結合剤が直ちに排泄されることは、体内からこれら必須金属を奪う否定的な作用をもつ。死は、キレーション治療と呼ばれている過程で荷電結合化合物により必須金属が奪われることによって生じるため、この治療は、経験を積んだ医師によって行われる必要がある。
水銀などの重金属は典型的な脂質可溶性物質であり、従って、M2+としての在来の2価金属イオンキャリア(例えばCa2+、Mg2+)を介して細胞膜を透過する物質であるため、細胞間で濃縮する場合があり、無制限に中枢神経系を始めとする脂肪質、即ち脂肪、組織や脂質濃度が高い他の組織において濃縮する。実際、水銀やその他の重金属は、哺乳類、魚類などの疎水(hydrophobic)性部位において、例えば脂肪組織、細胞膜、細胞の内部の脂質含有部位において優先的に分布し、そこで濃縮を起こす。
このように、現在利用でき、承認されている重金属結合剤には、金属および/または主族元素に対する高い親和性、尿ではなく便を通じての排泄などのより安全な排泄特性をもつ設計のすぐれた真のキレーターの合成によって改善できると考えられる化学的性質全体についていくつかの欠点がある。このような設計のすぐれた真のキレーターの場合、電荷のない化合物であって、脂質可溶性または疎水性化合物であるのが望ましいと思われる。あるいは、体内において水溶性(血液流によって送るのに好適である)から脂質可溶性化合物に転換し、水銀やその他の重金属負荷が主に存在する脂肪(疎水性)組織に分布する化合物である。さらに、このようなキレーターは、重金属暴露がない場合、単独では哺乳類に対して毒性が低く、場合によってはさらに望ましいことに毒性を示さない。また、これらは、重金属および主族元素に例外的に強く結合するため、毒性作用がなく、または身体の任意の器官に毒性を放出することもなく、毒性が濃縮することもない真のキレーターと考えられる。さらに、このような真のキレーターの場合、腎臓(重金属暴露に非常に弱い器官)による尿ではなく、肝臓の胆汁輸送系による便として排泄されるのが望ましいと考えられる。さらにまた、水溶性形態(water−soluble)と脂質可溶性形態(lipid−soluble)との間で容易に転換できるため、所望の排泄ルートで排泄できる、即ち水溶性形態では腎臓を通じて、脂質可溶性形態では肝臓の胆汁輸送系を通じて便として排泄できる改良キレーターも求められている。
USP6,586,600
Roscoe,S.B.,et.al.,Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,2000,38,2979−2992 Cai,M.,et al;Journal of Molecular Catalysis A:Chemical.2007,268,82 Jyothi,T.M.,et al;Chem.Int.Ed.2001,40,2881
本発明の一つの実施態様の場合、キレート配位子は以下の式をもつ。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、システイン、ホモシステイン、グルタチオン、リポ酸、ジヒドロリポ酸、チオリン酸塩(エステル)、N−アセチルシステイン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、γ−グルタミルシステイン、フィトキラチン(phytochelatins)、チオサリチル酸塩(エステル)、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、mは1〜6であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であるが、Rがアルキル基を表わす場合、少なくとも一つのXが同時に水素を表わすことはない。
本発明の一つの態様の場合、本発明は、出発原料から金属および/または主族元素を除去する方法に関する。本発明方法では、安定な配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体が形成する十分な時間、有効作用量の上記のようなイオウ含有キレート配位子を出発原料に接触させることからなり、これら金属錯体および/または主族元素錯体は、酸性pH価および塩基性pH価の所定範囲において本質的に不可逆的に上記配位子に結合した状態を維持する。
本発明の別な態様の場合、本発明は、ヒトおよび/または動物の体内にある脂質含有組織から金属および/または主族元素を除去する方法に関する。本発明方法では、体内にある脂質含有組織に所定量の上記のようなイオン含有キレート配位子を静脈投与し、配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体を形成し、そしてこれら錯体を体外に排泄する。本発明では、例えばUSP6,586,600(発明者:Atwood等)に開示されているような従来の電荷のない疎水性化合物のうちある種のものが、試験動物に注射投与した場合に、あるいは試験動物が摂取した場合に、例外的に低い毒性を示すことを見出した。不利な点は、これら疎水性化合物が水に不溶なため、静脈投与の対象になりにくい点である。静脈(IV)投与の利点は、全体的な投与速度にあり、また意識のない患者を治療できる点である。従って、本明細書においては、最初は電荷をもつ水溶性化合物として提供することができる、電荷のない非毒性キレーターの同族体について説明する。これら水溶性化合物は、血液内で電荷をもたない脂質可溶性化合物に転換するため、細胞膜や細胞およびその他の組織の疎水性部位に入り込むことができ、ブラッドブレインバリヤ(blood brain barrier)に対してすら突き抜けることができる。
さらに、本発明は、一度は水溶性キレーターに取りこまれた細胞内酵素によって転換できる、電荷のない非毒性脂質可溶性同族体を提供するものである。これら同じ化合物を酵素(エステラーゼ)で外部処理すると、IV投与に好適な水溶性にすることができる。これは、特に細胞に入り込まず、またブラッドブレインバリヤを突破せず、にもかかわらず高い重金属および/または主族元素親和性を保持する治療が必要な場合に有用である。
この態様の一つの実施態様の場合、上記キレーターは、芳香族環構造を含み、そしてさらに有機環構造および/またはペンダントチオール鎖に付加的な官能基を有するチオール/チオレート化合物である。これら化合物の代表的な構造式を以下に示す。式中、ZおよびYは限定するわけではないが、OH、COOH、NH、HSO、ハロゲンなどを始めとする有機基、有機金属基および無機基を各種組み合わせたものであればよい。Xとしては水素、ハロゲン、チオエーテルおよび関連誘導体を与える有機基、または限定するわけではないが、元素の周期律表の第1族および第2族から選択される金属のうち一種か2種以上であればよく、また限定するわけではないが、グルタチオン、システイン、ホモシステイン、リポ酸、ジヒドロリポ酸、チオリン酸塩(エステル)、N−アセチルシステイン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、γ−グルタミルシステイン、フィトキラチン、チオサリチル酸塩(エステル)を含む末端スルフヒドリルを含む電荷をもつ分子を有するものでもよい。nは1〜10の整数であればよい。他の芳香族基としては、上記したナフタレン、アントラセン、フェナントレンなどがある。
Figure 2013505963
当業者ならば、本発明の他の態様についても、本発明の例示的な実施態様が開示されている以下の説明から明らかになるはずである。同様に、本発明ではさらに別な実施態様も可能であり、またそのいくつかの細部は、本発明から逸脱することなく変更が可能である。従って、添付図面および説明は例示的なもので、制限を意図するものではない。
本発明の具体的な実施態様の以下の詳細な説明については、以下の図面を参照して読めば理解が進むはずである。
空気雰囲気中20℃/分の加熱速度および110/55mmHg(入口/出口圧力)の流量で、30℃〜1,000℃の温度範囲において行ったSi60の熱重量分析における減量結果を示す図である。 空気雰囲気中20℃/分の加熱速度および110/55mmHg(入口/出口圧力)の流量で、30℃〜1,000℃の温度範囲において行ったSiNHの熱重量分析における減量結果を示す図である。 空気雰囲気中20℃/分の加熱速度および110/55mmHg(入口/出口圧力)の流量で、30℃〜1,000℃の温度範囲において行った第1実験におけるSiAB9の熱重量分析の減量結果を示す図である。 空気雰囲気中20℃/分の加熱速度および110/55mmHg(入口/出口圧力)の流量で、30℃〜1,000℃の温度範囲において行った第2実験におけるSiAB9の熱重量分析の減量結果を示す図である。 ミクロな環境内において親水性キレーターに転換された、本発明の各種疎水性キレーターの化学構造を示す図である。 親水性状態で体内に導入し、体内で疎水性状態に状態変化させて脂質が豊富な領域に配分してから、体内で親水性状態に酵素の作用により戻すことができる本発明の各種キレーターの化学構造を示す図である。 親水性状態で体内に導入し、体内で疎水性状態に状態変化させて脂質が豊富な領域に配分してから、体内で親水性状態に酵素の作用により戻すことができる本発明の各種キレーターの化学構造を示す図である。
上記に概略を述べたように、本発明は、金属および/または主族元素に結合して、広範囲なpH価において安定な状態を維持する配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体を形成する新規なイオウ含有キレート配位子に関する。配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体を形成するさい、本発明の新規な配位子は、多くの酸性または塩基性条件では分解することができない金属および/または主族元素との共有結合を形成できる。本発明の配位子は正の酸化状態にある、あるいは正の酸化状態に置くことができる金属および/または主族元素、限定するわけではないが、例えばイットリウム、ランタン、ハフニウム、バナジウム、クロム、ウラン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀、鉛、スズなどに結合するために好適である。また、本発明の配位子は、正の酸化状態にある、あるいは正の酸化状態に置くことができる主族元素、例えば限定するわけではないが、ガリウム、インジウム、タリウム、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、セレン、テルル、ポロニウム、ビスマス、モリブデン、トリウム、プルトニウムなどに結合するために好適である。
本発明の一つの態様の場合、本発明は、イオウ含有基を末端基とする少なくとも一つのアルキル鎖によって左右される有機基からなるキレート配位子に関する。これらキレート配位子は以下の一般式で表わすことができる。
Figure 2013505963
Figure 2013505963
式中、Rは限定するわけではないが、例示すればベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよび(CH(y=2〜8)などのアルキル基を含む有機群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、限定するわけではないが、例示すればアシルやアミドなどの有機基および限定するわけではないが、例示すればアミノ酸やシステインなどの蛋白質などの生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、限定するわけではないが、例示すればアシルやアミドなどの有機基および限定するわけではないが、例示すれば蛋白質やシステインなどのアミノ酸などの生物学的基を含む群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、システイン、ホモシステイン、グルタチオン、リポ酸、ジヒドロリポ酸、チオリン酸塩(エステル)、N−アセチルシステイン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、γ−グルタミルシステイン、フィトキラチン、チオサリチル酸塩(エステル)、有機基および生物学的基を含む群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、mは1〜6であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。一部の実施態様では、nは他とは無関係に1〜6または1〜4であればよく、ある種の興味のある実施態様では、mは2である。m≧2の実施態様では、複数のアルキル鎖のイオウ原子が単独のX構成成分を共有する場合がある。このような実施態様では、Xは他とは無関係にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウムからなる群から選択することができる。
特定の理論には拘ることは無いにせよ、本発明の配位子の利用を通じて形成される金属錯体および/または主族元素錯体の安定性は、金属原子および/または主族元素原子と配位子のイオウおよび/または窒素原子との複数の相互作用から誘導されるものと考えられる。従って、イオウおよび/または窒素原子が、金属および/または主族元素原子と多座配位結合配列を形成するものと考えられる。複数のアルキル鎖を有する配位子の実施態様(即ちm≧2)では、金属および/または主族元素原子が、配位子の複数のイオウおよび/または窒素原子との相互作用を通じて結合することができる。また、単独のアルキル鎖を有する配位子の実施態様(即ちm=1)では、金属および/または主族元素原子が、複数の配位子のイオウおよび/または窒素原子との相互作用を通じて結合することができる。ところが、金属および/または主族元素原子は、複数のアルキル鎖を有するいくつかの配位子のイオウおよび/または窒素原子によっても結合することができる。従って、配位子は、金属および/または主族元素原子と単独の配位子のイオウおよび/または窒素原子との相互作用を通じて金属錯体および/または主族元素錯体を形成することができるだけなく、金属および/または主族元素原子と複数の配位子のイオウおよび/または窒素原子との相互作用を通じて高分子金属錯体および/または高分子主族元素錯体を形成することができる。
本発明化合物は、Rの位置で支持物質Yに結合することができる。mの値に応じて、Yはポリマー、シリカ、シリカ担持基質または水素からなっていればよい。m=1の場合、Yは水素、ポリマー、シリカ、シリカ担持基質、アルミナおよび他の酸化金属物質からなる群から選択することができる。mが>1の場合、各Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカ、シリカ担持基質、アルミナおよびその他の酸化金属物質からなる群から選択することができる。m>1では、本発明化合物は、単独のRの位置、すべてのR基の位置、あるいはこれらの複合位置で支持物質Yに結合することができる。さらに、Yとしてはろ過ビーズや、ろ過媒体に埋設または含浸処理したビーズも使用することができる。例えば、一つの実施態様の場合、Yとして、イオウ含有化合物が汚染物をろ過するためにポリスチレンビーズに担持されるようにポリスチレンビーズを使用することができる。
本発明の一つの有用な実施態様の場合、キレート配位子は次の一般式で表わすことができる。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、システインおよびグルタチオンからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、mは1〜6であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であるが、Rがアルキル基を表わす場合、少なくとも一つのXが同時に水素を表わすことはない。
本発明の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子は次の一般式で表わすことができる。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他との無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、システインおよびグルタチオンからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、mは1〜6であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。
本発明の別な有用な実施態様の場合、本発明はイオウ含有基を末端基とした2つのアルキル鎖に左右される有機構造からなるキレート配位子に関する。これらキレート配位子は次の一般式で表わすことができる。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、システインおよびグルタチオンからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。
本発明の別な有用な実施態様の場合、本発明はイオウ含有基を末端基とした2つのアルキル鎖に左右される有機構造からなるキレート配位子に関する。なお、この実施態様では、2つのアルキル鎖の2つのイオウ原子は一つのX構成成分を共有する。これらキレート配位子は次の一般式で表わすことができる。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウムからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。
本発明の別な有用な実施態様の場合、本発明はイオウ含有基を末端基とした2つのアルキル鎖に左右される環状構造からなるキレート配位子に関する。これらキレート配位子は次の一般式で表わすことができる。
Figure 2013505963
式中、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、システインおよびグルタチオンからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。USP6,586,600に開示されているように、R基(だけでなくR基も)が水素からなり、2つのnが1であり、そして2つのYが水素からなる上記一般式のキレート配位子は“B9”と呼ぶことができる。
B9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、nは他とは無関係に1〜10である。この一般式のキレート配位子は“グルタチオンB9”と呼ぶことができる。あるいは、“GB9”と略記することができる。
GB9の一つの有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
本発明の別な有用な実施態様の場合、本発明はイオウ含有基を末端基とした2つのアルキル鎖に左右される環状構造からなるキレート配位子に関する。なお、この実施態様では、2つのアルキル鎖の2つのイオウ原子は一つのX基を共有する。これらキレート配位子は次の一般式で表わすことができる。
Figure 2013505963
Figure 2013505963
式中、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウムからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。
本発明の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、システインおよびグルタチオンからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。これら一般式のキレート配位子は“酸B9”と呼ぶことができる。あるいは、“AB9”と略記することができる。
AB9の一つの有用な実施態様では、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウムからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。
AB9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。
AB9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。
AB9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。この一般式のキレート配位子は“グルタチオンAB9”と呼ぶことができる。あるいは、“GAB9”と略記することができる。
GAB9の一つの有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であればよい。
AB9の別な有用な実施態様の場合、AB9は下記の構造で担持された物質とすることができる。
Figure 2013505963
上記構造の場合、PSはポリスチレンでもよく、あるいはポリスチレン含有共重合体でもよい。より具体的には、PSはクロロメチル化ポリスチレン−コジビニルベンゼン(2%DVB、200〜400メッシュ)であればよい。
AB9担持物質の一つの具体的な実施態様の場合、AB9またはその等価体を添加する前にこの物質を誘導体化して、次式の構造にしてもよい。
Figure 2013505963
あるいは、アミン官能価シリカ(シリカ−NH)にAB9を荷重してもよい。一つの例示的な実施態様では、シリカ−60(Si60)上にγ−アミノプロピルトリエトキシシランを結合することによって得たシリカ−NHをAB9のエタノール溶液中で還流処理して次式の構造を得ることができる。
Figure 2013505963
別な製造例では、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)の存在中でSiNHをAB9で処理して、AB9のPSアミンへのカップリングを促進してもよい。
本発明の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、システインおよびグルタチオンからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYはメチル基であればよい。これら一般式のキレート配位子は“メチルエステルAB9”と呼ぶことができる。あるいは、“MEAB9”と略記することができる。
MEAB9の一つの有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウムからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYはメチル基であればよい。
MEAB9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYはメチル基であればよい。
MEAB9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Yはメチル基である。
MEAB9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYはメチル基である。この一般式のキレート配位子は“グルタチオンメチルエステルAB9”と呼ぶことができる。あるいは、“GMEAB9”と略記することができる。
GMEAB9の一つの有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Yはメチル基である。
本発明の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、システインおよびグルタチオンからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYはエチル基である。この一般式のキレート配位子は“エチルエステルAB9”と呼ぶことができる。あるいは、“EEAB9”と略記することができる。
EEAB9の一つの有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウムからなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYはエチル基である。
EEAB9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYはエチル基である。
EEAB9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Yはエチル基である。
EEAB9の別な有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
Figure 2013505963
式中、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、そしてYはエチル基である。この一般式のキレート配位子は“グルタチオンエチルエステルAB9”と呼ぶことができる。あるいは、“GEEAB9”と略記することができる。
GEEAB9の一つの有用な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
Figure 2013505963
式中、Yはエチル基である。
本発明の別な実施態様の場合、キレート配位子の式は次の通りである。
Figure 2013505963
式中、Rはベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、システイン、ホモシステイン、グルタチオン、リポ酸、ジヒドロリポ酸、チオリン酸塩(エステル)、N−アセチルシステイン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、γ−グルタミルシステイン、フィトキラチン、チオサリチル酸塩(エステル)、有機基および生物学的基を含む群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、mは1〜6であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基である。
本発明の一つの代表的な化合物は以下に示すように、Rがベンゼン、Rが水素、Rが水素、m=2、n=1、Xがアセチル基、Yが水素、そしてZがヒドロキシル基からなる化合物である。
Figure 2013505963
本発明の別な代表的な化合物は以下に示すように、Rがベンゼン、Rが水素、Rが水素、m=2、n=1、Xが水素、Yが水素、そしてZがヒドロキシル基からなる化合物である。
Figure 2013505963
本発明の別な代表的な化合物は以下に示すように、Rがピリジン−4−オン、Rが水素、Rが水素、m=2、n=1、Xが水素、Yが水素、そしてZがヒドロキシル基からなる化合物である。
Figure 2013505963
また、本発明は、Z基、Y基、nおよびX基の異なる組み合わせで製造した他の新規な化合物をその範囲に含むものである。例えば、合成過程でシステインを利用した一つの代表的な化合物は以下に示すように、Rがベンゼン、Rが水素、Rがカルボキシル基、m=2、n=1、Xが水素、Yが水素、そしてZがヒドロキシル基からなる化合物である。
Figure 2013505963
当業者ならば理解できるように、ベンゼンやピリジン以外の芳香族基を利用しても、チオール基およびチオレート基を導入することができる。例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンなどが利用できる。例えば、代表的なこのような化合物は、Rがナフタレン、Rが水素、Rが水素、m=2、n=1、Xが水素、Yが水素、そしてZがヒドロキシル基からなる化合物である。
Figure 2013505963
従って、本発明の新規な配位子は、金属および/または主族元素に結合し、これらを除去する必要がある各種の環境状態に対処するために利用することも可能である。例示すると、石炭火力発電プラント排ガスから金属および/または主族元素を除去する煙道ガス脱硫(FGD)スクラバー装置の添加配合剤、あるいは産業廃水処理、酸性の鉱山廃水処理、土壌改良などである。同様に、当業者ならば理解できるように、本発明の目的を実現するために、本発明のキレート配位子は単独で利用してもよく、あるいは複数組み合わせて利用してもよい。
本発明の一つの態様の場合、出発物質から金属および/または主族元素を除去する方法に関する。本発明の方法では、少なくとも一つの安定な配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体を形成する十分な時間、有効作用量の上記の新規なイオウ含有キレート配位子を出発原料(気体、液体または固体)に接触させる。この、あるいはこれらの配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体は、所定の酸性pH値および塩基性pH値の所定範囲にわたって安定な状態を維持することができる。換言すれば、上記配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体は、所定の酸性pH値および塩基性pH値の所定範囲にわたって汚染元素を実質的な量で放出しない。例えば、B9−Hg錯体沈殿物の場合、約1〜13のpH範囲において実質的な量の水銀を放出することはない。なお、一般的にいって、配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体は、約6〜8のpH範囲では実質的な量の汚染物元素を放出することはない。
本発明の別な態様の場合、金属および/または主族元素を含有する表面水、地下水や廃水などの水の処理方法に関する。この方法では、少なくとも一つの安定な配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体を形成する十分な時間、有効作用量の上記の新規なイオウ含有キレート配位子を上記水と混合し、形成した錯体をこの水から分離する。
本発明のさらに別な態様の場合、ソフトな重金属および/または主族元素を含有する酸性の鉱山廃水、あるいは実操業時の採掘過程からの廃水の処理方法に関する。この方法では、少なくとも一つの安定な配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体を形成する十分な時間、有効作用量の上記の新規なイオウ含有キレート配位子を上記の酸性鉱山廃水または実操業時の採掘過程からの廃水と混合し、形成した錯体をこの酸性鉱山廃水から分離する。
本発明のさらに別な態様の場合、ソフトな重金属および/または主族元素を含有する土壌の改良方法に関する。この方法では、少なくとも一つの安定な配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体を形成する十分な時間、有効作用量の上記の新規なイオウ含有キレート配位子を上記土壌と混合する。このように処理した土壌はその場に放置してもよく、あるいは除去して廃棄処理してもよく、いずれの場合にも上記金属および/または主族元素が環境中に漏出する懸念はない。
本発明のさらに別な態様の場合、ソフトな重金属および/または主族元素を含有する発電プラントからの排ガスなどのガス処理方法に関する。この方法では、少なくとも一つの安定な配位子−金属錯体および/または配位子−主族元素錯体を形成するために、有効作用量の上記の新規なイオウ含有キレート配位子を利用したフィルター装置に送り、上記錯体を上記ガスからろ過する。
本発明のさらに別な態様の場合、上記のイオウ含有キレート配位子を用いてヒトおよび/または動物を治療する方法、キレーターが配分される組織に応じてキレーターの疎水性または親水性を調節する方法、およびこれら方法を実施するために合成した各種キレート配位子に関する。これらキレーターは、限定するわけではないが、例示すると水銀、鉛、ヒ素、カドミウム、スズ、ビスマス、インジウム、ニッケル、銅、タリウム、金、銀、白金、ウラン、鉄、モリブデン、トリウム、ポロニウム、プルトニウム、アンチモンなどの各種の金属および/または主族元素に結合し、また、これらを取り除く用途に使用できる。
広い上位概念では、本発明は上記のキレート配位子を選択し、キレーターの配分対象組織に従って配位子を目的の疎水性または親水性状態に調節することに関する。さらに、本発明方法では、投与後に、初期の親水性キレーター誘導体が疎水性化し、細胞間領域および脂質含有組織により有効に配分できるように、このようなキレーターを調節する。さらに、本発明は、初期に疎水性であるため、脂質含有組織に配分され排便ルートを通じて排泄され、この配分後に親水性化されるため、腎臓を通じて排泄されるキレーター誘導体を提供することも意図している。
さらにまた、本発明は、静脈ルートなどによって体内に均一に送り込めるように初期には親水性である電荷をもたない、エステル含有キレート配位子を提供することも意図している。送り込まれた後、キレーターは疎水状態になり、脂質含有領域に配分される。細胞内での局在化後、疎水性キレート配位子が再び親水性状態になる。なお、この態様の場合、(IVなどによって)体内全体に均一に送り込むことができるため、重金属が濃縮している脂質含有領域に配分され、腎臓ルートおよび排便ルートの両ルートを通じて排泄されるキレート配位子にも関する。これは作用機序において、疎水性で電荷をもたない有機分子を酸化し、水溶性化合物(例えばグルタチオン、硫酸塩(エステル)など)の添加によって酸化された分子を次に水溶性形態に転換して自然設計系を通じて除去される例えばP450無毒化酵素の作用機序と同様である。
上記方法の一つの実施態様の場合、上記のようなキレート配位子は、スルフィドリル基を末端基とする電荷をもつ分子にカップリングして、親水性誘導体を送り込むことができる。静脈投与などによる誘導体の配分後、血液流中の還元過程を通じて誘導体が親水性に戻り、元の疎水性キレート配位子および既にカップリングされた電荷をもつ分子を放出することになる。この態様のより具体的な実施態様の場合、電荷をもつ分子は、体内において簡単に還元されるジスルフィド結合を介して出発キレート配位子化合物に、そして脂質含有組織に配分される疎水性キレート配位子にカップリングされる。このような電荷をもつ化合物は、遊離チオール基をもつ毒性のない天然化合物でなければならない。
組織のミクロな環境内に一旦置かれると、疎水性のキレート配位子は脂質含有組織に配分され、体内に蓄積された重金属の大部分に近接して存在し、このような近接によってキレーターの効能が改善する。本発明では、スルフィドリルを末端基とする各種の、電荷をもつ天然、合成分子(例えばグルタチオン、システイン、ホモシステイン、リポ酸、ジヒドロリポ酸、チオリン酸塩(エステル)、N−アセチルシステイン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、γ−グルタミルシステイン、フィトケラチンやチオサリチレート)を対象とする。
細胞または組織のミクロな環境では、細胞エストラーゼが電荷のないエステル基を加水分解し、これを電荷のあるカルボン酸にする。この転換によって、キレーターが親水性になり、腎臓を通じて直ちに排泄できる。本発明のキレート配位子は単なる結合剤ではなく、真のキレーターであるため、腎臓ルート経由の排泄では、キレート化治療の他の方法に使用され、現在承認を受けている金属結合剤の場合に見られる腎臓への結合金属放出の危険はない。
本発明の組成物および方法は、以下の実施例において説明する各種の手段によって実現することができる。これら実施例は例示のみを目的とし、従って当業者にとって明らかなように、数多くの変更および改変が可能である。実施例1〜8は上記に詳しく説明したキレート配位子に関し、そして実施例9〜18は上記に詳しく説明したキレート配位子を担持した物質の実施態様に関する。
実施例1
本実施例では、下記の合成スキームによるAB9の一つの非制限的な実施態様の合成を詳しく説明する。
Figure 2013505963
Sigma−Aldrich(登録商標)から入手した塩酸L−システイン(5.0mmol)0.78gを100mLの脱イオン水に溶解した。以下“TEA”と略記するトリエチルアミン(10mmol、1.4mL)1.02gおよびTCI(登録商標)から入手した塩化イソフタロイル0.5gをそれぞれ別々にAcros Organics(登録商標)から入手した、以下“THF”と略記するテトラヒドロフラン20mLに溶解した。THFに溶解したTEAを塩酸L−システインの脱イオン水溶液にゆっくり添加し、Nガス流れの下フラスコ内で撹拌した。5〜10分間の撹拌後、THFに溶解した塩化イソフタロイルをフラスコにゆっくり添加した。反応が進行している間、反応混合物の色が淡黄色に変化した。反応混合物の撹拌を16〜18時間続けた。16〜18時間の終わりに、100mLの酢酸エチルを使用して水性層を抽出した。次に、硫酸ナトリウムで酢酸エチル層を乾燥し、ろ過処理し、乾燥固体になるまで真空排気した。生成物を淡黄色固体として回収した。生成物はCHCl、アセトン、エタノールおよび水に可溶であった。
実施例2
本実施例では、下記の合成スキームによるMEAB9の一つの非制限的な実施態様の合成を詳しく説明する。
Figure 2013505963
塩酸L−システインメチルエステル(15mmol)2.57gを150mLのCHClに溶解した。TEA(15mmol;2.07mL)1.52gを25mLのCHClに溶解した。塩化イソフタロイル(5mmol)1.0gを40mLのCHClに溶解した。塩酸L−システインメチルエステル溶液にTEA溶液および塩化イソフタロイル溶液をゆっくり添加した。反応では、24時間撹拌を行った。次に反応溶液をろ過処理し、ろ液を10%のOmnitrace(登録商標)塩酸200mLで三回洗浄処理した。洗浄処理後、CHCl層を再度ろ過処理し、無水NaSOで乾燥した。CHClを次に真空下除去し、粘度の高い油状液体として生成物を得た。この油状液体を再度CHClに溶解し、次にCHClを真空下除去した。この操作を2回繰り返し、生成した白色の固体を次に2回ジエチルエーテルで洗浄処理した。残った溶剤を除去し、固体を真空下乾燥した。生成物を白色固体として回収した。生成物はCHCl、アセトン、エタノールおよび水に可溶であった。
実施例3
本実施例では、下記の合成スキームによるEEAB9の一つの非制限的な実施態様の合成を詳しく説明する。
Figure 2013505963
塩酸L−システインエチルエステル(15mmol)2.72gを150mLのCHClに溶解した。TEA(15mmol;2.02mL)1.48gを25mLのCHClに溶解した。塩化イソフタロイル(5mmol)1gを40mLのCHClに溶解した。塩酸L−システインエチルエステル溶液にTEA溶液および塩化イソフタロイル溶液をゆっくり添加した。反応では、24時間撹拌を行った。次に反応溶液をろ過処理し、ろ液を20%のOmnitrace(登録商標)塩酸1.5Lで洗浄処理した。洗浄処理後、CHCl層を再度ろ過処理し、無水NaSOで乾燥した。CHClを次に真空下除去し、粘度の高い油状液体として生成物を得た。この油状液体を再度CHClに溶解し、次にCHClを真空下除去した。この操作を2回繰り返し、生成した白色の固体を次に2回ジエチルエーテルで洗浄処理した。残った溶剤を除去し、固体を真空下乾燥した。生成物を白色固体として回収した。生成物はCHCl、アセトン、エタノールおよび水に可溶であった。
実施例4
本実施例では、下記の合成スキームによるGB9の一つの非制限的な実施態様の合成を詳しく説明する。
Figure 2013505963
0.76gのグルタルチオンを含有するテトラヒドロフラン(THF)/HO(50:50 v:v)に0.284g(1mM)のB9を溶解した。1mLの10%Hを撹拌しながら添加し、室温で一夜反応させた。水酸化物としての反応混合物をジエチルアミノエチル−セルロース(DEAEセルロース)カラム(2cm×20cm)にポンプにより送り込み、200mlの蒸留水で洗浄処理した。0〜400mM勾配の重炭酸トリエチルアンモニウム(TEAB)緩衝液を使用して、結合物質を溶離し、10mLの分画を回収した。B9含有生成物の溶離については、紫外線フロースルー(flow−through)装置で経過観察した。DEAEセルロースに結合し、溶離緩衝液で溶離された物質に唯一のピークが検出された。メタノール/水により同時蒸発を4回行って、紫外線吸光度をもつ回収分画を乾燥固化するまで蒸発処理し、TEABを除去した。得られた物質は白色微粉であり、水に易可溶性であり、出発物質(B9)に非常に近い紫外線スペクトルが認められた。(GB9と略記する)この化合物の構造は上述した通りである。この物質について薄層クロマトグラフィー(TLC)によって、即ち2種類の異なるTLC試験方法によって試験した。50:50THF/エタノールによって展開したシリカゲルマトリックス上で得られた出発物質および目的物質のRf値はそれぞれ0.5および0.05であった。また、0.4M重炭酸アンモニウム溶液で展開したPEI−セルロースマトリックス上で得られたB9およびGB9のRf値はそれぞれ0.0および0.75であった。
さらに、GAB9、GMEAB9およびGEEAB9も同様な方法で合成することができる。
実施例5
95%エタノール75mLに溶解した2.80gのAB9(7.5mmol)を、100mLの脱イオン水に溶解した2.0gのCd(C・2HO(7.5mmol)の撹拌溶液に添加した。これら両溶液を混合して、化合物AB9−Cdである白色の沈殿物を得た。混合物を7〜8時間撹拌してから、真空下ろ過処理した。それぞれ100mLの脱イオン水および100mLの95%エタノールを使用して、得られた白色化合物を三回洗浄した。次に、化合物を真空下乾燥し、生成物を2.13gの収量で得た。化合物の融点は241〜244℃であった。また、化合物は水、エタノール、アセトン、ジメチルスルホキシド、クロロホルムおよびヘキサンに不溶であった。
実施例6
95%エタノール75mLに溶解した0.99gのAB9(2.66mmol)を、100mLの脱イオン水に溶解した0.71gのHgCl(2.61mmol)の撹拌溶液に添加した。これら両溶液を混合して、化合物AB9−Hgである白色の沈殿物を得た。混合物を6時間撹拌してから、真空下ろ過処理した。それぞれ100mLの脱イオン水および100mLの95%エタノールを使用して、得られた白色化合物を三回洗浄した。次に、化合物を真空下乾燥し、生成物を0.97gの収量で得た。化合物の融点は153〜155℃であった。また、化合物は水、エタノール、アセトン、ジメチルスルホキシド、クロロホルムおよびヘキサンに不溶であった。
実施例7
95%エタノール75mLに溶解した2.0gのAB9(5.4mmol)を、150mLの脱イオン水に溶解した1.5gのPbCl(5.4mmol)の撹拌溶液に添加した。これら両溶液を混合して、化合物AB9−Pbである白色の沈殿物を得た。混合物を7〜8時間撹拌してから、真空下ろ過処理した。それぞれ100mLの脱イオン水および100mLの95%エタノールを使用して、得られた白色化合物を三回洗浄した。次に、化合物を真空下乾燥し、生成物を1.68gの収量で得た。化合物の融点は220〜225℃であった。また、化合物は水、エタノール、アセトン、ジメチルスルホキシド、クロロホルムおよびヘキサンに不溶であった。
実施例8
20mLのエタノールに溶解した192mgのMEAB9(0.5mmol)を、20mLの脱イオン水に溶解した130mgのHgCl(0.5mmol)の撹拌溶液に添加した。これら両溶液を混合して、化合物MEAB9−Hgである白色の沈殿物を得た。混合物を5時間撹拌してから、真空下ろ過処理した。それぞれ200mLの脱イオン水および200mLのエタノールを使用して、得られた白色化合物を洗浄した。次に、化合物を空気下乾燥し、生成物を0.16gの収量で得た。化合物の融点は166〜169℃であった。また、化合物はジメチルスルホキシドおよび塩基度の高い水に可溶であった。
実施例9
エタノールに溶解した200mgのEEAB9(0.5mmol)を、脱イオン水に溶解した0.71gのHgCl(0.5mmol)の撹拌溶液に添加した。これら両溶液を混合して、化合物EEAB9−Hgである白色の沈殿物を得た。混合物を5時間撹拌してから、真空下ろ過処理した。それぞれ150mLの脱イオン水および150mLのエタノールを使用して、得られた白色化合物を洗浄した。次に、化合物を空気下乾燥し、生成物を0.20gの収量で得た。化合物の融点は150〜153℃であった。また、化合物はジメチルスルホキシドおよび塩基度の高い水に可溶であった。
実施例10
(上記実施例3で詳しく説明した)EEAB9を、体重1kgにつき1.5mmolの高レベルでラットに皮下注射した。これは、重金属中毒症のキレート治療で使用されることが考えられる濃度の100〜1,000倍である。物理的活性および体重増によって判断する限り、否定的な作用効果は検出できなかった。
実施例11
体重1kgにつき300、400および1,500μmolの濃度で(上記実施例3で詳しく説明した)EEAB9を3日おきにラットに注射した。毒性作用または体重減は認められなかった。これは、10日間にわたる体重1kgにつき2,700μmol以上の暴露量に相当し、この場合も毒性作用は認められなかった。
実施例12
250mlのエルレンマイヤーフラスコ内に、10mMの塩化ナトリウムを含有する200mlの水に金魚を個別に入れた(pH7.00)。ポンプによって空気をフラスコに送り込み、健全な供給量の酸素を維持した。24時間の一日を12時間の明期/暗期の光周期に分割した。金魚は、実験を行う前1週間環境に順化させ、毎日水を換えた。水を換える前に毎日15分間金魚に標準的な魚用餌を給餌した。
フラスコに加える前に、キレート配位子をジメチルスルホキシド(DMSO、0.5ml)に溶解した。実験結果の評価を下記の表1に示すが、酢酸水銀、B9、EEAB9、GB9、GEEAB9およびDMSOを表1に示す量で使用した。水に加える前に、B9およびEEAB9をDMSO(0.5ml)に溶解した。溶解時に沈殿物を形成しなかった。酢酸水銀水溶液を加えると、沈殿物が形成した。表1に示すように、キレーターのない酢酸水銀に暴露された金魚は30分以内で死んだが、本発明のキレート配位子に暴露された金魚は、致死量の酢酸水銀に暴露された場合でも死ななかった。

表1:キレーターを使用した、および使用しなかった酢酸水銀への金魚の暴露試験
Figure 2013505963

Figure 2013505963
実施例13
本実施例では、最初にPS−CHClを誘導体化することによってAB9担持ポリスチレン(PS−AB9)を試みた。これは、Roscoe,S.B.,et.al.,Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,2000,38,2979−2992に記載されている方法に従って行った。まず、PS−CH−NHEtを調製した。
Figure 2013505963
THF中エチルアミンの2.0M溶液を用いて2日間PSビーズを撹拌し、水、THFおよび一連の水/THF(2:1、1:1、1:2)(v/v)混合物で洗浄し、生成物を精製浄化し、次にこれを約40℃で乾燥した。生成物を赤外線分光法によって確認したところ、スペクトルは上記文献に示されているスペクトルと一致していた。
次に、AB9の酸基をPS−CH−NHEtのアミン基に結合した。
Figure 2013505963
AB9のエタノールまたはメタノール溶液を用いて約24時間PS−CH−NHEtを撹拌した。場合にもよるが、ピリジンなどの他の溶剤も使用可能であった。ビーズをエタノールまたはメタノールで洗浄処理し、約40℃で乾燥処理した。生成物は赤外線分光法および元素分析によって確認した。
実施例14
本実施例では、20gスケールに変更して、ポリスチレンビーズを誘導体化することによってPS−AB9を調製した。THF中120mlの2.0Mエチルアミン溶液を用いて2日間ポリスチレンビーズ(20g)を撹拌した。2日後、ビーズをろ過処理してから、200mLのTHF、200mLの水および一連の水/THF(それぞれ2:1、1:1、1:2)(v/v)混合物で洗浄し、その後約40℃で乾燥処理した。PS−CH−NHEtビーズ(20g)を次に300mLのエタノール中のAB9(30g)とともに約2日間還流処理した。ビーズをろ過し、200mLのエタノールで約5回洗浄処理し、約40℃で乾燥処理した。各段階の生成物を赤外線分光法によって確認した。
実施例15
本実施例では、誘導体化ポリスチレン(5gおよび20g)へのAB9の担持について確認した。10mLの水、10mLの濃HNO、10mLの1:1HNO、5mLのHおよび10mLの濃HClを添加することによって110℃でPS−CH−AB9を温浸処理(digested)した。温浸処理後、溶液をろ過処理してビーズを単離した。サンプルの最終容量は50mLであった。次に、溶液をICPによって分析し、ポリスチレン上に結合したAB9の量を示すイオウ分を定量し、測定した。

PS−AB9(5gスケール)へのイオウ担持
Figure 2013505963

Figure 2013505963

PS−AB9(20gスケール)へのイオウ担持
Figure 2013505963
実施例16
本実施例では、PS−AB9へのHg結合を試験した。25mlの水中のHgCl(15ppm)にPS−CH−AB9(202mg、400mgおよび600mg)を加え、室温で一日撹拌した。撹拌後、0.2μm環境エクスプレスフィルター装置によりろ過処理を行ってビーズを単離し、溶液を誘導結合プラズマ分光分析法を行うために温浸処理した。これは、10mLの1:1HNO、5mLの濃HNO、5mLのHおよび10mLの濃HClを順次添加して110℃で行った。

PS−AB9によるHg結合
Figure 2013505963
実施例17
本実施例では、直接反応を利用して、AB9担持ポリスチレンを試みた。この反応方法は現状ではまだ成功したとは実証されてはいないが、試薬、条件および他の変数を変更することによって成功する可能性はある。
Figure 2013505963
エタノールのAB9過剰溶液をポリスチレンビーズ(クロロメチル化ポリスチレン−コジビニルベンゼン(2%DVB)(200〜400メッシュ)に加えることができた。これによって、過剰のAB9に各ポリスチレンビーズを反応させると、配位子の架橋を確実に防止することができる。加熱した状態で、あるいは加熱しない状態で混合物を〜24時間撹拌でき、HClを追い払うことができた。仮に生成溶液が酸性の場合、残っている酸があるならば、これは5%NaHCOで中和できる。あるいは、加熱せずにNEtに配位子溶液を加えると、HClを[HNEt]Clとして取り除くことができる。次に、ビーズをエタノールおよび水で洗浄処理し、〜40℃で乾燥する。赤外線で確認したところ、PS−結合基、SH、NHおよび残存カルボキシレートを確認できた。元素分析により分析したところ、PSビーズに存在しているAB9を定量できた。さらに、PS−AB9を希薄なHClで処理すると、AB9を単離し分析することができる。
実施例18
本実施例では、AB9を結合するために、アミン−官能基化シリカ(SiNH)を調製した。これは、Cai,M.,et al;Journal of Molecular Catalysis A:Chemical.2007,268,82およびJyothi,T.M.,et al;Chem.Int.Ed.2001,40,2881に記載されている方法に従って行った。シリカ−60(20g)のトルエン(500mL)懸濁液について、クロロホルム(40mL)中〜100℃で48時間γ−アミノプロピルトリエトキシシラン(15.70g、71.36mmol)とともに還流処理を行った。還流処理後、固体生成物をろ過処理し、CHCl(5×80mL)で洗浄処理し、真空下12時間乾燥処理した。乾燥固体生成物を次にMeSiCl(31.28g、286.97mmol)のトルエン(350ml)溶液に室温で24時間浸漬した。浸漬後、固体生成物をろ過処理し、アセトン(10×40mL)およびジエチルエーテル(10×15mL)で洗浄処理し、真空下100℃で5時間乾燥処理した。この結果、25.81gの固形生成物が得られた。未反応−OHが固体生成物にある場合には、MeSiClがこれに結合して−OSiMeを生成するため、シリカ表面にあるヒドロキシル基の反応性を抑えることができる。

γ−アミノプロピルトリエトキシシランを用いたシリカ表面の誘導体化
Figure 2013505963
保護されていないヒドロキシル基のSiMeCl誘導体化
Figure 2013505963
文献から、シリカ粒子表面へのチオール官能価の導入は、元素分析(Cai、2007)、粉末X線回折、および走査型電子顕微鏡(中村、2007)によって確認できる。元素分析からはシリカ粒子の窒素含有量が確認でき、X線回折を使用すると、粒子の規則性を確認できる。粒子径変化は、走査型電子顕微鏡によって求めた。
赤外線分光分析(cm−1)を使用して、シリカ表面の官能価(−NH、−CH−、−OH)を求めた。3434および3050(−CH−)における広いピークが認められた。3459におけるピーク強度はシリカ粒子のアミン処理後急激に低くなった。Si−NH(%)の元素分析結果はC7.71;H2.42;N2.72;O9.37;Si32.87;S0.03;(シリカ−60:C0.05;H1.26;N0.01;O7.22;Si42.60;S<0.01)であった。窒素含有量は1.94mmolのSiNH/gSi60であった。
図1および図2について言及すると、30℃〜1,000℃の温度範囲、温度上昇率20℃/分、110/55mmHg(入口/出口圧力)の流量、および空気雰囲気の条件でシリカ−60およびSiNHについて熱重量分析を行った。シリカ−60(Si60)およびSiNHのTGA分析から、Si60をγ−アミノプロピルトリエトキシシランで処理した場合に、減量パターンが有意味に変化することがわかった。トレース量両者の初期減量は、配位結合水の減量に相当する。ヒドロキシル基を末端基とするSi60の場合、Si60−NHよりもはるかに多量の水を水素結合できる。引き続きSi60を加熱すると、末端のヒドロキシル基が縮合するため、水を除去できる。シリカ−60−NHにとって、質量減は、シリカ表面からの有機アミンの喪失を意味する。
実施例19
本実施例では、アミン修飾シリカ表面(SiNH)へAB9を結合した。なお、このシリカ表面に官能価を導入するために、2つの異なる方法を試みた。
第1の方法では、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC、14.63mmol、3.0g)およびジイソプロピルエチルアミン(DIPEA、22.82mmol、4mL)の存在下6時間、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)(200mL)中の固体であるSiNH(9.0g)をAB9(6.5g、17.43mmol)とともに撹拌した。次に、固体をろ過し、DMF(200mL)、ジクロロメタン(DCM、250mL)およびメタノール(250mL)で洗浄処理した。洗浄処理後、固体を真空下8時間乾燥処理した。この結果、8.41gの固体を単離できた。
文献から、シリカ粒子表面へのチオール官能価の導入は元素分析(Cai、2007)、ラマン分光法分析、粉末X線回折、および走査型電子顕微鏡(中村、2007)によって確認できた。強いラマン散乱のため、チオール基についてはラマン分光分析によって検出できる。元素分析によってシリカ粒子の窒素含有量を定量する。X線回折を利用して、粒子の規則性を求める。粒子径変化は走査型電子顕微鏡によって求めた。
赤外線分光分析(cm−1)によって広いピークが3440に認められ、また非常に小さなピークが3050に認められた。1538(−NH)にもピークが認められた。元素分析の結果はC8.34;H2.42;N2.75;O6.85;Si34.05;S0.22;(Si60:C0.05;H1.26;N0.01;O7.22;Si42.60;S<0.01)であった。イオウ含有量についてもSi60について0.034mmolSiAB9/gであった。
図3について言及すると、−30℃〜1,000℃の温度範囲、温度上昇率20℃/分、110/55mmHgの流量、および空気雰囲気の条件下DCCの存在下でAB9処理SiNHの熱重量分析を行った。SiAB9の熱重量分析では有意味な変化は認められなかった。これは、SiAB9の1g当たりのAB9存在量が少なかったためと考えられる。なお、EtOHにおける還流処理によって合成したSiAB9のTGAパターンは、SiNHのTGAパターンとは異なっていた。これはSiAB9の1g当たりのAB9の存在量が大きかったためと考えられ、イオウのICP分析データからも明らかである。
さらに、誘導結合プラズマ分光分析を行った。10mLの水、10mLの1:1HNO、5mLの濃HNO、5mLのHおよび10mLの濃HClを添加して、110℃でSiAB9ビーズ(500mg)を温浸処理した。温浸処理後、溶液をろ過処理し、ビーズを単離した。サンプルの最終容量は50mLであった。この溶液を次にICPによって分析し、イオウ含有量を定量した。

SiAB9(10gスケール)へのイオウ担持
Figure 2013505963

SiAB9(10gスケール)へのイオウ担持
Figure 2013505963
第2の方法では、AB9(22.78mmol、8.50g)のエタノール溶液(500mL)中で24時間SiNH(9.0g)を還流処理した。還流処理後、固体をろ過処理し、エタノール(12×50mL)で洗浄処理し、真空下乾燥処理した。この結果、8.6gの固体が単離した。

SiNHとAB9との加熱反応
Figure 2013505963
第1の方法に使用された方法を使用して確認を行った。赤外線分光分析(cm−1)では、3440に広いピークが認められ、また3050には広いがひじょうに小さいピークが認められた。さらに別なピークが1515(−NH)にも認められた。元素分析結果(%)はC10.33;H2.68;N2.89;O12.04;Si26.88;S0.76;(Si60:C0.05;H1.26;N0.01;O7.22;Si42.60;S<0.01)であった。イオウ含有量はSiAB9の0.24mmol/gであった。EAデータから、(EtOH還流処理を行う)第2の実験方法は(DCCおよび他の試薬を使用する)第1の実験方法よりもAB9担持率が高いことがわかった。EtOH還流処理から得られたSiAB9は、ビーズのAB9/gの0.12mmol(ビーズのS/gの0.24mmol)であり、これは誘導結合プラズマ分光分析によるイオウ分析から得られた値と一致している。
図4について言及すると、30℃〜1,000℃の温度範囲、温度上昇率20℃/分、110/55mmHgの流量、および空気雰囲気の条件下EtOH還流AB9で処理したSiNHの熱重量分析を行った。さらに、誘導プラズマ結合分析を行った。10mLの水、10mLの1:1HNO、5mLの濃HNO、5mLのHおよび10mLの濃HClを加え、110℃でSiAB9ビーズ(500mg)を温浸処理した。温浸処理後、溶液をろ過処理し、ビーズを単離し、サンプルの最終容量を50mLにした。次に、ICPによって溶液を分析し、イオウ含有量を定量した。


SiAB9(10gスケール)へのイオウ担持
Figure 2013505963

SiAB9(10gスケール)へのイオウ担持
Figure 2013505963
Si60の比表面積BETが500m/gなので、AB9被覆率は0.14mmol/500m/gである。
実施例20
この実施例では、Si60およびSiAB9とHgClとを組み合わせたものを使用して水性Hg(II)を処理した。この結果、SiAB9の1g当たりのAB9担持率は、第2の実験方法から得られたSiAB9の場合よりも高くなることがわかった。このため、EtOH還流処理により得られたSiAB9を使用して、溶液相でHgを改修した。
水(50mL)に溶解したHgCl(〜5ppm)にSi60(200mgおよび600mg)を加え、室温で1日撹拌した。溶液のpHは5.5〜6.0であり、Corning313pH計によってモニターした。撹拌後、0.2μmフィルター(Environmental Express社)を使用してろ過することによってビーズを単離し、溶液を温浸処理してICP分析を行った。10mLの1:1HNO、5mLの濃HNO、5mLのHおよび10mLの濃HClを加えて、ICP分析を110℃で行った。Si60によるHg除去率を求めた。

Si60によるHg除去率
Figure 2013505963
水(50mL)に溶解したHgCl(〜5ppm)にSiAB9(200mgおよび600mg)を加え、室温で1日撹拌した。溶液のpHは5.5〜6.0であり、Corning313pH計によってモニターした。撹拌後、0.2μmフィルター(Environmental Express社)を使用してろ過することによってビーズを単離し、溶液を温浸処理してICP分析を行った。10mLの1:1HNO、5mLの濃HNO、5mLのHおよび10mLの濃HClを順次加えて、ICP分析を110℃で行った。
SiAB9によるHg除去率を求めた。

SiAB9によるHg除去率
Figure 2013505963
Hg改修(remediate)実験により、SiAB9担持率を高くすると、Hgを約95〜97%改修できることが分かった。また、同時に、Si60担持率を高くすると、Hgを25〜50%改修できることもわかった。これは、シリカ−60の表面へのHg吸着によるものと考えられる。
実施例21
本実施例では、NaAsOのEtOH還流処理によって合成したSi60とSiAB9とを組み合わせたもので水性As(III)を改修した。
水(50mL)に溶解したNaAsO(〜200ppb)にSi60(200mgおよび600mg)を加え、室温で1日撹拌した。撹拌後、0.45μmフィルター(Environmental Express社)を使用してろ過することによってビーズを単離し、溶液を温浸処理して誘導結合プラズマ分光分析を行った。この分析は2.5mLの濃HNOを加えて95℃で行った。
As(III)のSiAB9による除去率をpHレベル5、7、9で求めた。

pH5でのSi60によるAs除去率
Figure 2013505963

pH7でのSi60によるAs除去率
Figure 2013505963

pH9でのSi60によるAs除去率
Figure 2013505963
(EtOH還流処理によって合成した)SiAB9でNaAsOからAs(III)を改修するさいに、水(50mL)に溶解したNaAsO(〜200ppb)にSiAB9(200mgおよび600mg)を加え、室温で1日撹拌した。撹拌後、0.45μmフィルター(Environmental Express社)を使用してろ過することによってビーズを単離し、溶液を温浸処理して誘導結合プラズマ分光分析を行った。この分析は2.5mLの濃HNOを加えて95℃で行った。
As(III)のSiAB9による除去率をpHレベル5、7、9で求めた。

pH5でのSiAB9によるAs除去率
Figure 2013505963

pH7でのSiAB9によるAs除去率
Figure 2013505963

pH9でのSiAB9によるAs除去率
Figure 2013505963
Si60単独では、水性媒体からAsを改修できないことがわかった。一方、SiAB9のAs除去効率は、SiAB9の担持率が低いと、pHが高くなるに従って低下するが、担持率を高くすると、SiAB9のAs(III)改修の効率がきわめてよくなる。
実施例22
本実施例では、Hg(0)とSi60およびSiAB9との気相結合を検討した。0.14mmolのAB9/gを担持した(EtOH反応からの)Si60−AB9を使用した。別に、ポリマーまたはその他の固体に担持した本発明の化合物の存在下で他の流体(即ち気体または液体)中でも結合を行うことができた。本実施例では、浸透管上のフィルターフリットにサンプル(3g)を置いた状態で、サンプルにHg(0)ガスを100mL/分の流量で1時間流し、次にガス分散管を用いて、5%硝酸および10%塩酸の溶液(150mL)を含む2つの液体トラップに送った。これによって、固体サンプルでは捕獲できなかったHg(0)を捕獲できた。フィルターフリットから固体サンプルを取り出し、エタノールで洗浄処理し、物理的に吸着されたHg(0)がある場合にはこれを放出した。次に、2gの固体サンプルをEPA30−50B法によって温浸処理し、温浸処理の必要ないトラップとともにICP分析を行った。
シリカ−AB9によって、その結合サイトの85%にHgを充填できた。若干のHg(0)蒸気が逃げ出たが、1時間当たりのPTFEを小さくするか、あるいはサンプルサイズを大きくすると、目的の100%Hg(0)蒸気捕獲率を実現できた。
本開示では、“好ましくは”、“通常は”、および“例えば”などの用語を使用しているが、いずれも開示の範囲を制限するものではなく、またある種の特徴が開示の構成または作用に対して臨界的、本質的、あるいは重要であることを含意するものではない。これら用語はむしろ本開示の具体的な実施態様に場合に応じて利用することができる代替的なあるいは付加的な特徴を強調するために使用しているに過ぎない。
本開示を既述しかつ定義するために、用語“実質的に”を使用したが、これは何らかの定量的比較、値、測定などに帰すことができる固有な不確実性の程度を表わすために使用したものである。また、本開示に使用した用語“実質的に”は、定量的な表現が本発明の要旨の基本的な機能を変化させることなく、本発明の記述から逸脱できる程度を表わすものでもある。
以上本発明を詳しく、かつ具体的な実施態様について説明してきたが、開示の範囲から逸脱せずに多数の変更、改変が可能である。より具体的には、本開示の一部の態様についって作用効果があるとしたが、本発明はこれら態様に必ずしも制限されるものではない。

Claims (35)

  1. 下記一般式の化合物:
    Figure 2013505963
    ただし、Rはベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、システイン、ホモシステイン、グルタチオン、リポ酸、ジヒドロリポ酸、チオリン酸塩(エステル)、N−アセチルシステイン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、γ−グルタミルシステイン、フィトキラチン、チオサリチル酸塩(エステル)、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、mは1〜6であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択されることを特徴とする基であるが、Rがアルキル基を表わす場合、少なくとも一つのXが同時に水素を表わすことはない。
  2. m=2である請求項1に記載の化合物。
  3. 少なくとも一つのRが、カルボキシル基からなる請求項2に記載の化合物。
  4. 少なくとも一つのXが、グルタチオンからなる請求項3に記載の化合物。
  5. 少なくとも一つのRが、カルボン酸、メチルエステルまたはエチルエステルからなる請求項3に記載の化合物。
  6. 2つのRが水素からなり、2つのRがカルボキシル基からなり、2つのXがグルタチオンからなり、そして2つのnが1である請求項1に記載の化合物。
  7. がベンゼンである請求項1に記載の化合物。
  8. がナフタレンである請求項1に記載の化合物。
  9. が2つのZに結合している請求項1に記載の化合物。
  10. 流体、固体、気体またはこれらの複合体からなる群から選択される出発材料から少なくとも1種の金属および/または主族元素を除去する方法であって、
    少なくとも1種の金属および/または主族元素に、有効作用量の、下記の化学式をもつキレート配位子または物質担持化合物を結合することからなることを特徴とする方法。
    Figure 2013505963
    ただし、Rはベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他との無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、システイン、ホモシステイン、グルタチオン、リポ酸、ジヒドロリポ酸、チオリン酸塩(エステル)、N−アセチルシステイン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、γ−グルタミルシステイン、フィトキラチン、チオサリチル酸塩(エステル)、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、mは1〜6であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であるが、Rがアルキル基を表わす場合、少なくとも一つのXが同時に水素を表わすことはない。
  11. 前記の少なくとも1種の金属および/または主族元素が、正の酸化状態にあるか、あるいは正の酸化状態におくことができる任意の金属および/または主族元素である請求項10に記載の方法。
  12. 前記の少なくとも1種の金属および/または主族元素が、イットリウム、ランタン、ハフニウム、バナジウム、クロム、ウラン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀、鉛、スズ、ガリウム、インジウム、タリウム、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、セレン、テルル、ポロニウム、ビスマス、モリブデン、トリウム、プルトニウム、アルミニウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム、ストロンチウム、カルシウム、ラジウム、およびこれらの混合物からなる群から選択されるものである請求項10に記載の方法。
  13. 前記の少なくとも1種の金属および/または主族元素が、pH値が約6〜約8の範囲にある前記キレート配位子または物質担持化合物に結合した状態にある請求項10に記載の方法。
  14. m=2である請求項10に記載の方法。
  15. 少なくとも一つのRが、カルボキシル基からなる請求項14に記載の方法。
  16. 少なくとも一つのXが、グルタチオンからなる請求項15に記載の方法。
  17. 少なくとも一つのRが、カルボン酸、メチルエステルまたはエチルエステルからなる請求項16に記載の方法。
  18. がベンゼンである請求項10に記載の方法。
  19. がナフタレンである請求項10に記載の方法。
  20. が2つのZに結合している請求項10に記載の方法。
  21. ヒト組織および/または動物組織から少なくとも一つの金属および/または主族元素を除去する方法であって、
    前記組織に治療上有効作用量のキレート配位子を送り込み、そして少なくとも一つの金属および/または主族元素に有効作用量の、次の化学式をもつキレート配位子を結合することからなることを特徴とする方法。
    Figure 2013505963
    ただし、Rはベンゼン、ピリジン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係に水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム、システイン、ホモシステイン、グルタチオン、リポ酸、ジヒドロリポ酸、チオリン酸塩(エステル)、N−アセチルシステイン、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、γ−グルタミルシステイン、フィトキラチン、チオサリチル酸塩(エステル)からなる群から選択される基であり、nは他とは無関係に1〜10であり、mは1〜6であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であるが、Rがアルキル基を表わす場合、少なくとも一つのXが同時に水素を表わすことはない。
  22. m=2である請求項21に記載の方法。
  23. 少なくとも一つのRが、カルボキシル基からなる請求項22に記載の方法。
  24. 少なくとも一つのXが、グルタチオンからなる請求項23に記載の方法。
  25. 少なくとも一つのRが、カルボン酸、メチルエステルまたはエチルエステルからなる請求項24に記載の方法。
  26. 2つのRが水素からなり、2つのRがカルボキシル基からなり、2つのXがグルタチオンからなり、そして2つのnが1である請求項21に記載の方法。
  27. 下記の式をもつことを特徴とする化合物。
    Figure 2013505963
    ただし、Rはベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xは他とは無関係にベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウムからなる群から選択されるものであり、nは他とは無関係に1〜10であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基である。
  28. 少なくとも一つのRが、カルボキシル基、メチルエステルまたはエチルエステルからなる請求項27に記載の化合物。
  29. 流体、固体、気体またはこれらの複合体からなる群から選択される出発材料から少なくとも1種の金属および/または主族元素を除去する方法であって、
    少なくとも1種の金属および/または主族元素に、有効作用量の、下記の化学式をもつキレート配位子または物質担持化合物を結合することからなることを特徴とする方法。
    Figure 2013505963
    ただし、Rはベンゼン、ピリジン、ピリジン−4−オン、ナフタレン、アントラセンおよびアルキル基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係に水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Rは他とは無関係にアルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、有機基および生物学的基からなる群から選択される基であり、Xはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよびラジウムからなる群から選択されるものであり、nは他とは無関係に1〜10であり、Yは他とは無関係に水素、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基であり、そしてZは水素、アルキル、アリール、カルボキシル基、カルボキシレートエステル、ヒドロキシル基、NH、HSO、ハロゲン、カルボニル基、有機基、生物学的基、ポリマー、シリカおよびシリカ担持基質からなる群から選択される基である。
  30. 前記の少なくとも1種の金属および/または主族元素が、正の酸化状態にあるか、あるいは正の酸化状態におくことができる任意の金属および/または主族元素である請求項29に記載の方法。
  31. 前記の少なくとも1種の金属および/または主族元素が、イットリウム、ランタン、ハフニウム、バナジウム、クロム、ウラン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀、鉛、スズ、ガリウム、インジウム、タリウム、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、セレン、テルル、ポロニウム、ビスマス、モリブデン、トリウム、プルトニウム、アルミニウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム、ストロンチウム、カルシウム、ラジウム、およびこれらの混合物からなる群から選択されるものである請求項29に記載の方法。
  32. 前記の少なくとも1種の金属および/または主族元素が、pH値が約6〜約8の範囲にある前記キレート配位子または物質担持化合物に結合した状態にある請求項29に記載の方法。
  33. 少なくとも一つのRが、カルボキシル基、メチルエステルまたはエチルエステルからなる請求項29に記載の方法。
  34. 体内の脂質含有組織に脂質可溶性重金属キレーターを送り込む方法であって、請求項1および21に記載の親水性重金属キレーター錯体を静脈投与してこれを体全体に均一に送り込むことによって、前記親水性重金属キレーター錯体のジチオール結合を体内で切断し、疎水性重金属キレーターを放出し、脂質含有組織に配分する方法。
  35. 腎臓を介して排出される疎水性重金属キレーターを送り込む方法であって、請求項1および21に記載のエステル含有疎水性重金属キレーター錯体を脂質含有組織に送り込んで金属に結合させることによって、前記の脂質含有組織のエストラーゼによって前記のエステル含有アミノチオール基を酵素的にカルボン酸基に転換して、腎臓を介して排出される親水性重金属キレーターを産生する方法。
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