JP2022040937A - Polyvalent fluorine-based surfactant - Google Patents

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Abstract

To provide a fluorine-based surfactant that quickly adsorbs to an interface between fluorine oil and water to reduce the interfacial tension of both, thereby stabilizing the droplets.SOLUTION: A fluorine-based surfactant is composed of one compound selected from the group consisting of following formulae (I)-(III): [A]a-X-B-X-D (I), [A]a-X-B-X-[A]b (II), and [A]c-X (III) [where A is a fluorine carbide group, B is oligo(ethylene glycol), D is NH2, NH3, N(CH3) H, N(CH3) H2, N(CH3)2, or N(CH3)3, a, b, and c each independently represent a positive integer, and X is a covalent bond or a linking group, provided that a plurality of Xs included in the compound may be the same or different].SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、フッ素系界面活性剤、該界面活性剤を含むW/Oエマルジョンのドロプレット、およびその使用方法に関する。 The present invention relates to a fluorine-based surfactant, a droplet of a W / O emulsion containing the surfactant, and a method of using the same.

油中に水が分散したWater-in-oilエマルジョンを微小な水系反応場としてとらえ、その液滴(ドロプレット)内部で微生物を培養する手法が、ハイスループットスクリーニング技術として注目されている。マイクロミキサーを用いて、溶存酸素量の多いフッ素油と水を混合することで、数十ミクロン程度の均質な液滴を1分間に数万個調整することができ、さらにその液滴1つの中で好気性の微生物を培養することができる。ドロプレットの体積は、一般的なマイクロプレートのウェルと比べて100万分の一程度であることから、夾雑物によるノイズが低下され、解析精度も向上する。 A method of culturing microorganisms inside droplets (droplets) by treating a Water-in-oil emulsion in which water is dispersed in oil as a minute aqueous reaction field is attracting attention as a high-throughput screening technique. By mixing fluorinated oil with a large amount of dissolved oxygen and water using a micromixer, it is possible to prepare tens of thousands of homogeneous droplets of several tens of microns per minute, and even in one of the droplets. Can be cultivated with aerobic microorganisms. Since the volume of the droplet is about one millionth of that of a well of a general microplate, noise due to impurities is reduced and analysis accuracy is improved.

フッ素油の中でドロプレットを安定化させるためには、フッ素系界面活性剤が用いられる。フッ素系界面活性剤は、同一分子骨格内に親水基とフッ素基の両方を有するものであり、水とフッ素油の二液を混合した際に、両者の界面に配向することにより界面張力を低下させる。現在、ドロプレットを安定化させるためのフッ素系界面活性剤として、パーフルオロポリエーテル(PFPE)とポリエチレングリコール(PEG)からなるトリブロックコポリマーが用いられている(特許文献1、2)。これは水とフッ素油の界面に配向することにより界面張力を低下させるとともに、ポリマー鎖が界面を立体的に保護してドロプレットを安定化するものである。しかし、2種類のポリマー同士の連結反応によって合成されるブロックコポリマーは化学的に安定であるものの、さらなる構造の修飾が困難であることから、親水/疎水バランスの制御や機能性官能基の導入が困難である。 A fluorosurfactant is used to stabilize the droplet in the fluorooil. Fluorine-based surfactants have both hydrophilic groups and fluorine groups in the same molecular skeleton, and when two liquids of water and fluorine oil are mixed, they are oriented at the interface between the two to reduce the interfacial tension. Let me. Currently, as a fluorine-based surfactant for stabilizing droplets, triblock copolymers composed of perfluoropolyether (PFPE) and polyethylene glycol (PEG) are used (Patent Documents 1 and 2). This reduces the interfacial tension by orienting at the interface between water and fluorine oil, and the polymer chain three-dimensionally protects the interface and stabilizes the droplet. However, although the block copolymer synthesized by the ligation reaction between two kinds of polymers is chemically stable, it is difficult to further modify the structure. Therefore, it is possible to control the hydrophilic / hydrophobic balance and introduce a functional functional group. Have difficulty.

また、分子構造の拡張を目的として、非特許文献1ではPEGの代わりに、側鎖の化学修飾が可能なポリグリセロール基を導入したトリブロックコポリマーを合成しており、非特許文献2、3では、PFPEの末端にトリオールやデンドリマー型の多価アルコールを導入したポリマーが報告されている。 Further, for the purpose of expanding the molecular structure, in Non-Patent Document 1, instead of PEG, a triblock copolymer in which a polyglycerol group capable of chemically modifying a side chain is introduced is synthesized, and in Non-Patent Documents 2 and 3, , Polymers in which triol or dendrimer type polyhydric alcohol is introduced at the end of PFPE have been reported.

マイクロリアクターを用いてフッ素油と水を急速混合する際、フッ素系界面活性剤は速やかに界面に吸着して水滴を安定化することが求められている(非特許文献4参照)。しかし、現在用いられているフッ素系界面活性剤は、1万以上の高分子量のものであることから、界面への速やかな吸着は望めず、過剰量の界面活性剤を使用して界面吸着速度の遅さを補っており、経済的でない。また、加熱によりドロプレットが不安定化して、内部の低分子化合物が流出してしまうという問題がある。 When a fluorine oil and water are rapidly mixed using a microreactor, the fluorine-based surfactant is required to be rapidly adsorbed on the interface to stabilize water droplets (see Non-Patent Document 4). However, since the currently used fluorosurfactants have a high molecular weight of 10,000 or more, rapid adsorption to the interface cannot be expected, and an excess amount of the surfactant is used to accelerate the interfacial adsorption. It makes up for the slowness of the problem and is not economical. In addition, there is a problem that the droplet becomes unstable due to heating and the small molecule compound inside flows out.

国際公開2017/203280号International release 2017/203280 米国特許第9498761号明細書U.S. Pat. No. 4,948,761

Lab on a Chip(2016)Vol.16,p.65-69Lab on a Chip (2016) Vol. 16, p. 65-69 ACS Nano(2014)Vol.8,p.3913-3920ACS Nano (2014) Vol. 8, p. 3913-3920 Nature Communications(2019)Vol.10,p.4546.Nature Communications (2019) Vol. 10, p. 4546. Langmuir(2009)Vol.25,p.6088-6093Langmuir (2009) Vol. 25, p. 6088-6093

フッ素油と水性液体を含むW/Oエマルジョンのドロプレットは、細胞に無毒であり、微生物の培養場としてだけでなく、酵素活性試験、DNA/RNAの複写増幅・合成、RNAの発現、タンパク質の合成/結晶化、DNA/RNAの切断・結合・解離、ナノ粒子等の無機材料の合成、有機合成の特異反応場などの幅広い応用が期待されている。
しかしながら、使用できるフッ素系界面活性剤の種類が限られていることが、応用の妨げとなっている。従来用いられている高分子量のフッ素系界面活性剤は、界面吸着速度が遅いため、界面張力を速やかに低下してドロプレットを安定化するには、フッ素油中に過剰量溶かす必要があり、得られるドロプレットの安定性も十分ではなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、界面吸着速度が速く、フッ素油と水の界面に速やかに吸着して両者の界面張力を有意に低下させて、ドロプレットを安定化することのできるフッ素系界面活性剤を提供することを、その課題とする。
Droplets of W / O emulsions containing fluorine oil and aqueous liquids are nontoxic to cells and are not only used as microbial culture sites, but also for enzyme activity testing, DNA / RNA replication amplification / synthesis, RNA expression, and protein synthesis. It is expected to have a wide range of applications such as crystallization, DNA / RNA cleavage / binding / dissociation, synthesis of inorganic materials such as nanoparticles, and specific reaction fields for organic synthesis.
However, the limited types of fluorosurfactants that can be used hinder their application. Since the conventional high-molecular-weight fluorine-based surfactant has a slow interfacial adsorption rate, it is necessary to dissolve an excessive amount in fluorine oil in order to rapidly reduce the interfacial tension and stabilize the droplet. The stability of the dropped drops was also not sufficient.
The present invention has been made in view of such circumstances, and has a high interfacial adsorption rate, rapidly adsorbs to the interface between fluorine oil and water, significantly reduces the interfacial tension between the two, and stabilizes the droplet. It is an object of the present invention to provide a fluorine-based surfactant that can be used.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、拡張性の低い高分子量のPFPEとPEGの連結反応ではなく、低分子量の炭化フッ素と多官能性オリゴエチレングリコールの逐次連結反応により、分子量分布と炭化フッ素鎖数を自在に制御可能なフッ素系界面活性剤を開発し、これが実際にドロプレットを形成するだけでなく、長期間安定化することを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors did not connect the low molecular weight high molecular weight PFPE and PEG, but sequentially the low molecular weight fluorine carbide and the polyfunctional oligoethylene glycol. We have developed a fluorine-based surfactant that can freely control the molecular weight distribution and the number of fluorine chains by the ligation reaction, and found that this not only actually forms a droplet but also stabilizes it for a long period of time, and completed the present invention. I let you.

本発明は、以下の(1)~(6)のフッ素系界面活性剤に係るものである。
(1) [A]-X-B-X-D (I)、
[A]-X-B-X-[A] (II)、および
[A]-X (III)
である式(I)~式(III)からなる群から選択される一つの化合物からなるフッ素系界面活性剤。
ここで、式中、Aは炭化フッ素基、Bはオリゴエチレングリコール、Dは、NH、NH、N(CH)H、N(CH)H、N(CH、またはN(CHであり、a、b、cはそれぞれ独立した正の整数であり、Xは共有結合または連結基であって、複数のXを含む化合物においては、それぞれは同じでも異なってもよい。
(2) 前記正の整数a、bおよびcは、それぞれ独立して1~6であり、Xは、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、エーテル基(-O-)、フェニレン基(-C-)、または芳香族アミン(-NC-)の少なくとも一つを内部に含んでいてもよい、鎖式炭化水素基または芳香族炭化水素基から選択される連結基である、上記(1)に記載のフッ素系界面活性剤。
(3) 前記式(I)の化合物が下記式(A)で表される、上記(1)または(2)に記載のフッ素系界面活性剤。

Figure 2022040937000002
ここで、Rfは、炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)の少なくとも一つを含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、nは1~20の付加モル数である。
(4) 前記式(II)の化合物が下記式(B)で表される、上記(1)または(2)に記載のフッ素系界面活性剤。
Figure 2022040937000003
ここで、Rfは、炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)の少なくとも一つを含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、複数のRfは、それぞれ同じでも異なってもよく、nは1~20の付加モル数である。
(5) 前記式(III)の化合物が下記式(C)で表される、上記(1)または(2)に記載のフッ素系界面活性剤。
Figure 2022040937000004
ここで、Rfは、炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)の少なくとも一つを含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、複数のRfは、それぞれ同じでも異なってもよい。
(6) 前記式(II)の化合物が下記式(D)で表される、上記(1)または(2)に記載のフッ素系界面活性剤。
Figure 2022040937000005
ここで、Rfは、炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)を含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、Xは、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、エーテル基(-O-)、フェニレン基(-C-)、または芳香族アミン(-NC-)の少なくとも一つを内部に含んでいてもよい、鎖式炭化水素基または芳香族炭化水素基から選択される連結基であり、複数のRfおよびXは、それぞれ同じでも異なってもよく、nは1~20の付加モル数である。
また、本発明は、以下(7)のドロプレット、および(8)のドロプレットの使用方法に係るものである。
(7) 上記(1)ないし(6)のいずれかに記載のフッ素系界面活性剤、フッ素油、および親水性液体を含む、W/Oエマルジョンのドロプレット。
(8) 上記(7)に記載のドロプレットを、微生物の培養場、酵素活性試験、DNA/RNAの複写増幅・合成、RNAの発現、タンパク質の合成/結晶化、DNA/RNAの切断・結合・解離、ナノ粒子等の無機材料の合成、または有機合成の特異反応場として使用する、ドロプレットの使用方法。 The present invention relates to the following fluorine-based surfactants (1) to (6).
(1) [A] a -X-B-X-D (I),
[A] a -X-B-X- [A] b (II), and [A] c -X (III)
A fluorine-based surfactant comprising one compound selected from the group consisting of the formulas (I) to (III).
Here, in the formula, A is a fluorine carbide group, B is an oligoethylene glycol, D is NH 2 , NH 3 , N (CH 3 ) H, N (CH 3 ) H 2 , N (CH 3 ) 2 , or N (CH 3 ) 3 , where a, b, and c are independent positive integers, where X is a covalent bond or linking group, and in compounds containing multiple Xs, each is the same but different. May be good.
(2) The positive integers a, b and c are independently 1 to 6, and X is a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-) and an ether group (-O-). ), A phenylene group (-C 6 H 4- ), or an aromatic amine (-NC 6 H 4- ) may be contained therein from a chain hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. The fluorine-based surfactant according to (1) above, which is the linking group to be selected.
(3) The fluorine-based surfactant according to the above (1) or (2), wherein the compound of the formula (I) is represented by the following formula (A).
Figure 2022040937000002
Here, R f is a linking group containing at least one of a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). Is a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, and n is an additional molar number of 1 to 20.
(4) The fluorine-based surfactant according to the above (1) or (2), wherein the compound of the formula (II) is represented by the following formula (B).
Figure 2022040937000003
Here, R f is a linking group containing at least one of a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). Is a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, and the plurality of R fs may be the same or different, and n is an additional molar number of 1 to 20.
(5) The fluorine-based surfactant according to the above (1) or (2), wherein the compound of the formula (III) is represented by the following formula (C).
Figure 2022040937000004
Here, R f is a linking group containing at least one of a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). Is a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, and the plurality of R fs may be the same or different.
(6) The fluorine-based surfactant according to (1) or (2) above, wherein the compound of the formula (II) is represented by the following formula (D).
Figure 2022040937000005
Here, R f contains a linking group containing a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). It may be a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, and X is a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), an ether group (-O-), or a phenylene group (-). A linking group selected from chain hydrocarbon groups or aromatic hydrocarbon groups that may contain at least one of C 6 H 4- ) or an aromatic amine (-NC 6 H 4- ). There, the plurality of R fs and Xs may be the same or different, and n is an additional molar number of 1 to 20.
The present invention also relates to the following droplet (7) and the method of using the droplet (8).
(7) A droplet of a W / O emulsion containing the fluorine-based surfactant according to any one of (1) to (6) above, a fluorine oil, and a hydrophilic liquid.
(8) The droplet described in (7) above can be used in a microbial culture field, enzyme activity test, DNA / RNA replication amplification / synthesis, RNA expression, protein synthesis / crystallization, DNA / RNA cleavage / binding. A method of using droplets, which is used as a specific reaction field for dissociation, synthesis of inorganic materials such as nanoparticles, or organic synthesis.

本発明によれば、従来の高分子系のフッ素系界面活性剤よりも速やかにフッ素油/水の界面に吸着することができ、ドロプレットの安定化のためのフッ素系界面活性剤の使用量を、約1/3に低減することができる。
また、多官能性オリゴエチレングリコールに対する炭化フッ素の導入数を制御することで、バレンシーの異なるフッ素系界面活性剤が製造できて、フッ素系界面活性剤の各種物性を系統的に変えることができる。
According to the present invention, it is possible to adsorb to the fluorine oil / water interface more quickly than the conventional polymer-based fluorine-based surfactant, and the amount of the fluorine-based surfactant used for stabilizing the droplet can be reduced. , Can be reduced to about 1/3.
Further, by controlling the number of carbonized fluorine introduced into the polyfunctional oligoethylene glycol, it is possible to produce a fluorine-based surfactant having different valences, and it is possible to systematically change various physical properties of the fluorine-based surfactant.

実施例5の試験におけるフッ素系界面活性剤の界面張力低下能を示す。The ability of the fluorine-based surfactant to reduce the interfacial tension in the test of Example 5 is shown. 実施例6の試験におけるフッ素系界面活性剤の界面吸着速度を示す。The interfacial adsorption rate of the fluorine-based surfactant in the test of Example 6 is shown. 実施例7で製造したドロプレットの外観の写真。A photograph of the appearance of the droplet produced in Example 7. 実施例7で製造したドロプレットの安定性を示す写真。The photograph which shows the stability of the droplet produced in Example 7. 実施例8のドロプレット内での大腸菌培養の写真。Photograph of E. coli culture in the droplet of Example 8.

本発明のフッ素系界面活性剤は、
[A]-X-B-X-D (I)、
[A]-X-B-X-[A] (II)、および
[A]-X (III)
である式(I)~式(III)からなる群から選択される一つの化合物からなる。
式(I)~(III)において、Aは炭化フッ素基、Bはオリゴエチレングリコール、Dは、NH、NH、N(CH)H、N(CH)H、N(CH、またはN(CHであり、a、b、cはそれぞれ独立した正の整数であり、Xは共有結合または連結基であって、複数のXを含む化合物においては、それぞれは同じでも異なってもよい。
The fluorine-based surfactant of the present invention is
[A] a -X-B-X-D (I),
[A] a -X-B-X- [A] b (II), and [A] c -X (III)
It consists of one compound selected from the group consisting of the formulas (I) to (III).
In formulas (I) to (III), A is a fluorine carbide group, B is an oligoethylene glycol, D is NH 2 , NH 3 , N (CH 3 ) H, N (CH 3 ) H 2 , N (CH 3 ). ) 2 or N (CH 3 ) 3 , where a, b, and c are independent positive integers, where X is a covalent bond or linking group, and in compounds containing multiple Xs, respectively. It may be the same or different.

正の整数a、bおよびcは、1分子内の炭化フッ素基Aの数に関するものであり、それぞれ独立して1~6が好ましい。また、導入される炭化フッ素基Aは、1価(モノバレント)~12価のポリバレントフッ素系界面活性剤が好ましく、1価から6価のポリバレントがより好ましい。
Xが連結基である場合には、Xは、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、エーテル基(-O-)、フェニレン基(-C-)、または芳香族アミン(-NC-)の少なくとも一つを内部に含んでいてもよい、鎖式炭化水素基または芳香族炭化水素基から選択される連結基である。ここで、鎖式炭化水素基または芳香族炭化水素基の炭素数は、1~40が好ましく、1~20がより好ましい。
また、フッ素系界面活性剤の分子量は1万以下が好ましく、8千以下がより好ましい。
The positive integers a, b and c relate to the number of fluorine carbide groups A in one molecule, and 1 to 6 are preferable independently. Further, the fluorine carbide group A to be introduced is preferably a monovalent to 12-valent polyvalent fluorine-based surfactant, and more preferably a monovalent to hexavalent polyvalent.
When X is a linking group, X is a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), an ether group (-O-), a phenylene group (-C 6H 4- ), or A linking group selected from chain hydrocarbon groups or aromatic hydrocarbon groups, which may contain at least one of aromatic amines ( -NC 6H 4- ). Here, the number of carbon atoms of the chain hydrocarbon group or the aromatic hydrocarbon group is preferably 1 to 40, more preferably 1 to 20.
The molecular weight of the fluorine-based surfactant is preferably 10,000 or less, more preferably 8,000 or less.

本発明の一態様のフッ素系界面活性剤は、カルボキシル基やアミノ基を有する炭化フッ素と多官能性オリゴエチレングリコールから誘導化され、両者がアミド結合等によって連結した化学構造を備える。このようなフッ素系界面活性剤としては、下記式(A)で表されるフッ素系界面活性剤が例示できる。
式(A)で表されるフッ素系界面活性剤は、1つのオリゴエチレングリコールに対して1つの炭化フッ素鎖がアミド結合等によって連結する。ここで、Rfは炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)の少なくとも一つを含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、nは1~20の付加モル数である。Rfが炭化水素基(-CH-)を含む場合には、炭化水素の炭素数は、1~10が好ましい。
The fluorine-based surfactant according to one aspect of the present invention has a chemical structure derived from fluorine carbide having a carboxyl group or an amino group and polyfunctional oligoethylene glycol, and the two are linked by an amide bond or the like. As such a fluorine-based surfactant, a fluorine-based surfactant represented by the following formula (A) can be exemplified.
In the fluorine-based surfactant represented by the formula (A), one carbonized fluorine chain is linked to one oligoethylene glycol by an amide bond or the like. Here, R f is a linking group containing at least one of a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). It is a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms which may be contained therein, and n is an additional molar number of 1 to 20. When R f contains a hydrocarbon group (-CH 2- ), the number of carbon atoms in the hydrocarbon is preferably 1 to 10.

Figure 2022040937000006
Figure 2022040937000006

また、本発明の他の一態様のフッ素系界面活性剤は、1つのオリゴエチレングリコールに対して2つの炭化フッ素鎖がアミド結合等によって連結する化学構造を備える。このようなフッ素系界面活性剤としては、下記式(B)で表されるフッ素系界面活性剤が例示できる。
ここで、Rfは炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)の少なくとも一つを含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、nは1~20の付加モル数である。Rfが炭化水素基(-CH-)を含む場合には、炭化水素の炭素数は、1~10が好ましい。
Further, the fluorine-based surfactant of another aspect of the present invention has a chemical structure in which two fluorine carbide chains are linked to one oligoethylene glycol by an amide bond or the like. As such a fluorine-based surfactant, a fluorine-based surfactant represented by the following formula (B) can be exemplified.
Here, R f is a linking group containing at least one of a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). It is a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms which may be contained therein, and n is an additional molar number of 1 to 20. When R f contains a hydrocarbon group (-CH 2- ), the number of carbon atoms in the hydrocarbon is preferably 1 to 10.

Figure 2022040937000007
Figure 2022040937000007

また、本発明の他の一態様のフッ素系界面活性剤は、1つのベンゼン環に対して3つの炭化フッ素基がアミド結合等によって連結する化学構造を備える。このようなフッ素系界面活性剤としては、下記式(C)で表されるフッ素系界面活性剤が例示できる。
ここで、Rfは炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)の少なくとも一つを含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、nは1~20の付加モル数である。Rfが炭化水素基(-CH-)を含む場合には、炭化水素の炭素数は、1~10が好ましい。
Further, the fluorine-based surfactant of another aspect of the present invention has a chemical structure in which three fluorine carbide groups are linked to one benzene ring by an amide bond or the like. As such a fluorine-based surfactant, a fluorine-based surfactant represented by the following formula (C) can be exemplified.
Here, R f is a linking group containing at least one of a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). It is a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms which may be contained therein, and n is an additional molar number of 1 to 20. When R f contains a hydrocarbon group (-CH 2- ), the number of carbon atoms in the hydrocarbon is preferably 1 to 10.

Figure 2022040937000008
Figure 2022040937000008

さらに、本発明の他の一態様のフッ素系界面活性剤は、1つの親水基に対して4つの炭化フッ素鎖がアミド結合等によって連結する化学構造を備える。このようなフッ素系界面活性剤としては、下記式(D)で表されるフッ素系界面活性剤が例示できる。
ここで、Rfは炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)を含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、Xは、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、エーテル基(-O-)、フェニレン基(-C-)、または芳香族アミン(-NC-)の少なくとも一つを内部に含んでいてもよい、鎖式炭化水素基または芳香族炭化水素基から選択される連結基であり、複数のRfおよびXは、それぞれ同じでも異なってもよく、nは1~20の付加モル数である。また、連結基の鎖式炭化水素基または芳香族炭化水素基の炭素数は、1~40が好ましく、1~20がより好ましい。
Further, the fluorine-based surfactant of another aspect of the present invention has a chemical structure in which four fluorine carbide chains are linked to one hydrophilic group by an amide bond or the like. As such a fluorine-based surfactant, a fluorine-based surfactant represented by the following formula (D) can be exemplified.
Here, R f contains a linking group containing a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). It may be a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, and X is a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), an ether group (-O-), and a phenylene group (-C). A linking group selected from chain hydrocarbon groups or aromatic hydrocarbon groups that may contain at least one of 6 H 4- ) or an aromatic amine (-NC 6 H 4- ). , The plurality of R fs and Xs may be the same or different, respectively, and n is an additional molar number of 1 to 20. The carbon number of the chain hydrocarbon group or the aromatic hydrocarbon group of the linking group is preferably 1 to 40, more preferably 1 to 20.

Figure 2022040937000009
Figure 2022040937000009

式(A)で表されるフッ素系界面活性剤の具体的な化合物としては、下記の式5のL1が例示できる。

Figure 2022040937000010
As a specific compound of the fluorine-based surfactant represented by the formula (A), L1 of the following formula 5 can be exemplified.
Figure 2022040937000010

式(B)で表されるフッ素系界面活性剤の具体的な化合物としては、下記の式6のL2が例示できる。

Figure 2022040937000011
As a specific compound of the fluorine-based surfactant represented by the formula (B), L2 of the following formula 6 can be exemplified.
Figure 2022040937000011

式(D)で表されるフッ素系界面活性剤の具体的な化合物としては下記の式7のL4が例示できる。

Figure 2022040937000012
As a specific compound of the fluorine-based surfactant represented by the formula (D), L4 of the following formula 7 can be exemplified.
Figure 2022040937000012

本発明のフッ素系界面活性剤を用いて、フッ素油と親水性液体を含むW/Oエマルジョンのドロプレットを製造することができる。本発明のドロプレットは直径が数十μmであり、本発明のフッ素系界面活性剤を含有するフッ素油、または本発明のフッ素系界面活性剤を含有する親水性液体のいずれかを、それぞれ親水性液体またはフッ素油とマイクロミキサーによって混合する工程によって得られ、少なくとも1週間は安定である。本発明のドロプレットの直径は、1~500μmが好ましい。 The fluorine-based surfactant of the present invention can be used to produce a droplet of a W / O emulsion containing a fluorine oil and a hydrophilic liquid. The droplet of the present invention has a diameter of several tens of μm, and either the fluorine oil containing the fluorine-based surfactant of the present invention or the hydrophilic liquid containing the fluorine-based surfactant of the present invention is hydrophilic. It is obtained by mixing with a liquid or fluorine oil with a micromixer and is stable for at least one week. The diameter of the droplet of the present invention is preferably 1 to 500 μm.

本発明のフッ素油としては、以下に限定されないが、NOVEC7500、FC-40、FC-77あるいはこれらの1種又は2種類以上の混合物が例示できる。またフッ素油以外の油として、ミネラルオイルも使用できる。
マイクロミキサーの構造は特に限定されないが、流路が数百ミクロン以下、好ましくは数十ミクロン程度のものが使用できる。親水性液体は純物質であってもよいし、混合物であってもよい。
Examples of the fluorine oil of the present invention include, but are not limited to, NOVEC7500, FC-40, FC-77, or one or a mixture of two or more thereof. Mineral oil can also be used as an oil other than fluorine oil.
The structure of the micromixer is not particularly limited, but one having a flow path of several hundred microns or less, preferably several tens of microns or less can be used. The hydrophilic liquid may be a pure substance or a mixture.

また、本発明のドロプレットは、必要に応じて他の成分を含有していてもよい。このような他の成分としては、水溶性や両親媒性のものを含有することが可能であり、例えば、低級アルコール、無機塩、有機塩、酸、塩基、界面活性剤が挙げられる。さらに、本発明のドロプレットを化学反応場として使用する場合には、その化学反応に必要な触媒や酵素、各種金属試薬等の含有も可能である。 Further, the droplet of the present invention may contain other components as needed. As such other components, water-soluble or amphipathic substances can be contained, and examples thereof include lower alcohols, inorganic salts, organic salts, acids, bases, and surfactants. Further, when the droplet of the present invention is used as a chemical reaction field, it is possible to contain a catalyst, an enzyme, various metal reagents and the like necessary for the chemical reaction.

本発明のドロプレットは、微生物の培養場や、酵素活性試験、DNA/RNAの複写増幅・合成、RNAの発現、タンパク質の合成/結晶化、DNA/RNAの切断・結合・解離、ナノ粒子等の無機材料の合成、有機合成の特異反応場などに用いることが可能である。 The droplet of the present invention can be used for microbial culture sites, enzyme activity tests, DNA / RNA replication amplification / synthesis, RNA expression, protein synthesis / crystallization, DNA / RNA cleavage / binding / dissociation, nanoparticles, etc. It can be used for synthesis of inorganic materials, specific reaction fields for organic synthesis, and the like.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention can be appropriately modified as long as it does not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limiting by the specific examples shown below.

(実施例1:L1の合成)
2H,2H,3H,3H-ヘプタデカフルオロウンデカン酸295mg(0.60mmol)、DIC76mg(0.60mmol)、DMAP30mg(0.24mmol)を18mLのテトラヒドロフランに溶解し、室温で20分撹拌した。この混合液を、滴下漏斗を用いてジエチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル133mg(0.60mmol)に、撹拌しながら30分かけて滴下し、室温で18時間撹拌した。溶媒を除去した後、粗生成物をジエチルエーテルで洗浄した。その後シリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=1:1)により精製し、L1を収量159mg(収率38%)で得た。
H-NMR(400MHz、CDCl,室温.)δ(ppm):5.30(s,1H,NH), 3.65-3.56(m,12H,CH2),3.51-3.45(q,4H,CH2,J=8.0 Hz),2.82(p,2H, NH2,J=6.0 Hz),2.45(m,4H,CH2),1.79-1.72 (m, 2H, CH2)
19F-NMR(377MHz、CDCl、室温)δ(ppm):126.1,123.5,121.9,121.7,121.6,114.6,80.7
IR(ATR):3600-3100,1645,1552cm-1
MALDI-TOF MS:m/z=694.9(Calcd. 695.2)
(Example 1: Synthesis of L1)
2H, 2H, 3H, 3H-heptadecafluoroundecanoic acid 295 mg (0.60 mmol), DIC 76 mg (0.60 mmol) and DMAP 30 mg (0.24 mmol) were dissolved in 18 mL of tetrahydrofuran and stirred at room temperature for 20 minutes. This mixture was added dropwise to 133 mg (0.60 mmol) of diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether using a dropping funnel over 30 minutes with stirring, and the mixture was stirred at room temperature for 18 hours. After removing the solvent, the crude product was washed with diethyl ether. Then, it was purified by silica gel column chromatography (chloroform: methanol = 1: 1) to obtain L1 in a yield of 159 mg (yield 38%).
1 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 , room temperature.) δ (ppm): 5.30 (s, 1H, NH), 3.65-3.56 (m, 12H, CH2), 3.51-3. 45 (q, 4H, CH2, J = 8.0 Hz), 2.82 (p, 2H, NH2, J = 6.0 Hz), 2.45 (m, 4H, CH2), 1.79-1 .72 (m, 2H, CH2)
19 F-NMR (377 MHz, CDCl 3 , room temperature) δ (ppm): 126.1,123.5,121.9,121.7,121.6,114.6,80.7
IR (ATR): 3600-3100,1645,1552cm -1
MALDI-TOF MS: m / z = 694.9 (Calcd. 695.2)

(実施例2:L2の合成)
2H,2H,3H,3H-ヘプタデカフルオロウンデカン酸483mg(0.98mmol)、EDC187mg(0.97 mmol)、DMAP38mg(0.31mmol)を8mLのジメチルホルムアミドに溶解し、室温で1時間撹拌した。ここにジエチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル91mg(0.41mmol)を加え、室温で24時間撹拌した。溶媒を除去した後、酢酸エチル/ヘキサン混合溶媒(=9/1)を30mL加え、飽和塩化ナトリウム水溶液(30mL)で3回洗浄を行った。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を除去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=19:1)により精製することによりL2を収量430mg(収率90%)で得た。
H-NMR(400MHz,CDCl,室温)δ(ppm):6.46(s,2H,NH),3.66-3.56(m,2H,CH2),3.41-3.36(q,4H,CH2,J=6.7 Hz),2.45(m,8H,CH2),1.81-1.75(m,4H,CH2)
19F-NMR(377MHz,CDCl,室温)δ(ppm):126.1,123.5,122.7,121.9,121.7,114.7,80.8
IR(ATR):1639,1551cm-1
MALDI-TOF MS:m/z =1169.6(Calcd.1169.2)
(Example 2: Synthesis of L2)
2H, 2H, 3H, 3H-heptadecafluoroundecanoic acid 483 mg (0.98 mmol), EDC 187 mg (0.97 mmol) and DMAP 38 mg (0.31 mmol) were dissolved in 8 mL of dimethylformamide and stirred at room temperature for 1 hour. 91 mg (0.41 mmol) of diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After removing the solvent, 30 mL of a mixed solvent of ethyl acetate / hexane (= 9/1) was added, and the mixture was washed 3 times with a saturated aqueous sodium chloride solution (30 mL). The organic phase was dried over magnesium sulfate, the solvent was removed, and the product was purified by silica gel column chromatography (chloroform: methanol = 19: 1) to obtain L2 in a yield of 430 mg (yield 90%).
1 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 , room temperature) δ (ppm): 6.46 (s, 2H, NH), 3.66-3.56 (m, 2H, CH2), 3.41-3.36 (Q, 4H, CH2, J = 6.7 Hz), 2.45 (m, 8H, CH2), 1.81-1.75 (m, 4H, CH2)
19 F-NMR (377 MHz, CDCl 3 , room temperature) δ (ppm): 126.1, 123.5, 122.7, 121.9, 121.7, 114.7, 80.8
IR (ATR): 1639,1551cm -1
MALDI-TOF MS: m / z = 1169.6 (Calcd.1169.2)

(実施例3:L4の合成)
1,2-ビス(2-アミノフェノキシ)エタン―N,N,N’,N’-四酢酸四ナトリウム250mg(0.89mmol)、1H,1H-ウンデカフルオロヘキシルアミン1.6mL(8.9mmol)、EDC690mg(0.79mmol)、DMAP11mg(0.1mmol)を5mLのジメチルホルムアミドに溶解し、60度で3日間撹拌した。酢酸エチルを30mL加え、希塩酸(10mL)と水(20mL)で洗浄を行い、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を除去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール=19:1)により精製することにより、L4を収量379mg(収率27%)で得た。
H-NMR(400MHz,CDCl,室温)δ(ppm):7.10(4H,ArH)6.93(4H、ArH),4.33(s,4H),3.75(s,8H,CH2),2.88(s,4H,CH2)
19F-NMR(377MHz,CDCl,室温)δ(ppm):-80.96,-118.5,-123.0,-123.8,-126.5
MALDI-TOF MS:m/z =1600.9(Calcd.1601.2)
(Example 3: Synthesis of L4)
1,2-bis (2-aminophenoxy) ethane-N, N, N', N'-tetraacetic acid tetrasodium 250 mg (0.89 mmol), 1H, 1H-undecafluorohexylamine 1.6 mL (8.9 mmol) ), EDC 690 mg (0.79 mmol) and DMAP 11 mg (0.1 mmol) were dissolved in 5 mL of dimethylformamide and stirred at 60 ° C. for 3 days. 30 mL of ethyl acetate was added, the mixture was washed with dilute hydrochloric acid (10 mL) and water (20 mL), and the organic phase was dried over magnesium sulfate. After removing the solvent, purification was performed by silica gel column chromatography (dichloromethane: methanol = 19: 1) to obtain L4 in a yield of 379 mg (yield 27%).
1 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 , room temperature) δ (ppm): 7.10 (4H, ArH) 6.93 (4H, ArH), 4.33 (s, 4H), 3.75 (s, 8H) , CH2), 2.88 (s, 4H, CH2)
19 F-NMR (377 MHz, CDCl 3 , room temperature) δ (ppm): -80.96, -118.5, -123.0, -123.8, -126.5
MALDI-TOF MS: m / z = 1600.9 (Calcd.1601.2)

(実施例4:溶解度の比較)
合成したL1、L2、L4の各種油への溶解度を比較した。結果を表1に示す。

Figure 2022040937000013
表1に示すように、バレンシーを変えたL1、L2、L4はフッ素油に対して異なる溶解性を示し、使用できる溶媒の種類を拡張できることがわかった。 (Example 4: Comparison of solubility)
The solubility of the synthesized L1, L2, and L4 in various oils was compared. The results are shown in Table 1.
Figure 2022040937000013
As shown in Table 1, it was found that L1, L2, and L4 having different valency showed different solubility in fluorine oil, and the types of solvents that could be used could be expanded.

(実施例5:界面活性の評価)
バイアル瓶内で、種々の濃度となるようにL1をNOVEC7500に溶解した。各濃度のフッ素油を溶解、懸滴法による界面張力測定装置(協和界面科学社製、製品名「Drop Master DM500」)を用いて、水/NOVEC7500に対するL1の界面張力低下能を測定した。
図1に示すように、L1(図1中▲)は、水/NOVEC7500の界面張力を低下させた。また、図1のグラフで表面張力が一定値となる濃度から、臨界ミセル濃度(CMC)を決定した。
同様の方法でL2の界面張力を測定した。この結果を図1に示す。図1に示すように、L2(図1中●)は、NOVEC7500への溶解度が低下し沈殿を与えるものの、L1と同様に界面張力低下能を発揮した。L1とL2の臨界ミセル濃度と、このときの表面張力(γCMC)を表2に示す。比較として、従来品(図1中■)を用いた測定結果も表中に併記する。
(Example 5: Evaluation of surface activity)
In a vial, L1 was dissolved in NOVEC 7500 to various concentrations. The interfacial tension lowering ability of L1 with respect to water / NOVEC7500 was measured using an interfacial tension measuring device (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., product name "Drop Master DM500") in which fluorine oil of each concentration was dissolved and dropped.
As shown in FIG. 1, L1 (▲ in FIG. 1) reduced the interfacial tension of water / NOVEC7500. In addition, the critical micelle concentration (CMC) was determined from the concentration at which the surface tension becomes a constant value in the graph of FIG.
The interfacial tension of L2 was measured by the same method. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 1, L2 (● in FIG. 1) exhibited an interfacial tension lowering ability similar to L1 although the solubility in NOVEC7500 decreased and a precipitate was formed. Table 2 shows the critical micelle concentrations of L1 and L2 and the surface tension (γ CMC ) at this time. For comparison, the measurement results using the conventional product (■ in FIG. 1) are also shown in the table.

Figure 2022040937000014
表2に示すように、L1とL2のCMCは同等であることがわかった。従来品よりはCMCは1桁高いものの、その界面張力低下能は従来品と同程度であり優れた界面活性を発揮することがわかった。
Figure 2022040937000014
As shown in Table 2, the CMCs of L1 and L2 were found to be equivalent. Although the CMC is an order of magnitude higher than that of the conventional product, it has been found that its ability to reduce the interfacial tension is about the same as that of the conventional product and exhibits excellent surface activity.

(実施例6:界面吸着速度の比較)
L1とL2を濃度が5mg/ml(約0.5wt%)となるようにNOVEC7500に溶解し、ペンダントドロップの吸着速度測定結果を図2に示す。比較として、従来品(0.5wt%)を用いた測定結果も図中に併記する。
その結果、L1は約3分で4.3mN/mから3.0mN/mに、L2は約4分で4.6mN/mから3.0mNmに、従来品は約9分で8.2mN/mから3.3mN/mに低下し、界面張力値が一定になった。すなわち、低分子量のL1とL2は、従来品よりも速やかに界面に吸着することが明らかとなり、界面吸着速度が2~3倍上昇した。
(Example 6: Comparison of interfacial adsorption rates)
L1 and L2 were dissolved in NOVEC7500 so as to have a concentration of 5 mg / ml (about 0.5 wt%), and the measurement result of the adsorption rate of the pendant drop is shown in FIG. For comparison, the measurement results using the conventional product (0.5 wt%) are also shown in the figure.
As a result, L1 changed from 4.3 mN / m to 3.0 mN / m in about 3 minutes, L2 changed from 4.6 mN / m to 3.0 mNm in about 4 minutes, and the conventional product changed to 8.2 mN / m in about 9 minutes. It decreased from m to 3.3 mN / m, and the interfacial tension value became constant. That is, it was clarified that the low molecular weights L1 and L2 were adsorbed to the interface more quickly than the conventional products, and the interfacial adsorption rate increased 2-3 times.

(実施例7:マイクロミキサーによるドロプレットの作製)
マイクロチップのウォーターリザーバーに純水、オイルリザーバーに各種界面活性剤を分散させたNovec7500を入れ、ドロプレット作製装置On-chip Droplet Generator(株式会社オンチップ・バイオテクノロジー)にセットした。その後バルブを開放し、サンプル圧力・オイル圧力を共に20kPaで流すことでドロプレットを作製した。CMC以下及び以上(0.2mg/ml及び5mg/ml)の濃度に調整したL1とL2のNovec 7500溶液を用いて、マイクロミキサーにより作製したドロプレットの外観の写真を図3に示す。
その結果、CMC以下の濃度(0.2mg/ml)ではいずれの界面活性剤でも液滴は生成直後から合一し大きな液滴になっているのに対し、CMC以上(5mg/ml)ではいずれの界面活性剤でも、少なくとも生成直後は、均一な微小液滴が作製できていることが分かった。L2では生成後徐々に合一が進行したのに対し、L1では液滴が増え凝集が生じても合一は起こらず安定であった。
(Example 7: Preparation of droplet by micromixer)
Pure water was placed in a water reservoir of a microchip, and Novec7500 in which various surfactants were dispersed in an oil reservoir was placed, and set in a droplet making device On-chip Droplet Generator (On-Chip Biotechnology Co., Ltd.). After that, the valve was opened and the sample pressure and the oil pressure were both flowed at 20 kPa to prepare a droplet. FIG. 3 shows a photograph of the appearance of a droplet prepared by a micromixer using Novec 7500 solutions of L1 and L2 adjusted to concentrations below and above CMC (0.2 mg / ml and 5 mg / ml).
As a result, at concentrations below CMC (0.2 mg / ml), the droplets merged into large droplets immediately after formation with any surfactant, whereas at concentrations above CMC (5 mg / ml), the droplets eventually became large. It was found that even with the above-mentioned surfactant, uniform fine droplets could be produced at least immediately after the formation. In L2, coalescence gradually progressed after formation, whereas in L1, even if droplets increased and aggregation occurred, coalescence did not occur and was stable.

L1/Novec 7500溶液(5mg/ml)を用いて作成したドロプレットの形状の経時変化を光学顕微鏡による位相差観察によって行った。その結果を図4に示す。ドロプレットは少なくとも3日間安定に存在することが分かった。すなわち、L1は低分子のフッ素系界面活性剤でありながら、安定なドロプレットを作製できることが明らかとなった。 The time course of the shape of the droplet prepared using the L1 / Novec 7500 solution (5 mg / ml) was observed by phase difference observation with an optical microscope. The results are shown in FIG. Droplets were found to be stable for at least 3 days. That is, it was clarified that L1 can produce a stable droplet while being a small molecule fluorine-based surfactant.

(実施例8:ドロプレット内での微生物培養)
ドロプレット内微生物培養には,大腸菌(E.coli K12株)を用いた。実験には、LB培地を用いて、前培養(OD600=0.9)を行なった大腸菌を、1/3倍に希釈したものを使用した。マイクロチップのウォーターリザーバーに前述のとおり調製した大腸菌サンプル溶液、オイルリザーバーにL1/Novec 7500溶液(5mg/ml)を入れ、ドロプレット作製装置On-chip Droplet Generator(株式会社オンチップ・バイオテクノロジー)にセットした。その後バルブを開放し、サンプル圧力25kPa、オイル圧力を27kPaで流すことで大腸菌が封入されたドロプレットを作製した。
(Example 8: Microbial culture in a droplet)
Escherichia coli (E. coli K12 strain) was used for culturing microorganisms in the droplet. In the experiment, Escherichia coli that had been precultured (OD 600 = 0.9) was diluted 1/3 times using LB medium. Put the Escherichia coli sample solution prepared as described above in the water reservoir of the microchip, and put the L1 / Novec 7500 solution (5 mg / ml) in the oil reservoir, and set it in the droplet making device On-chip Droplet Generator (Onchip Biotechnology Co., Ltd.). did. After that, the valve was opened and the sample pressure was 25 kPa and the oil pressure was 27 kPa to prepare a droplet containing Escherichia coli.

マイクロミキサーにより作製した大腸菌封入ドロプレットの外観を図5(封入直後)に示す。この時、1つのドロプレットには平均6.7±2.0個程度の大腸菌が封入されていた(図5(封入直後)右の拡大写真参照、大腸菌は斑点のように見える)。作製した大腸菌封入ドロプレットを1.5mLマイクロチューブに回収し、37℃で1日静置培養を行なった。1日経過した大腸菌封入ドロプレットの外観を同じく図5に示す(1日後)。
1日経過したドロプレット内部の大腸菌は平均20.2±10.5個程度で(図5(1日後)右の拡大写真参照)、封入直後の菌体数と比較し、増殖していることが確認できた。以上のように、L1で作製したドロプレット内で微生物培養が可能であることが確認された。
The appearance of the E. coli-encapsulated droplet prepared by the micromixer is shown in FIG. 5 (immediately after encapsulation). At this time, an average of about 6.7 ± 2.0 E. coli was encapsulated in one droplet (see the enlarged photograph on the right in FIG. 5 (immediately after encapsulation), E. coli looks like spots). The prepared E. coli-encapsulated droplet was collected in a 1.5 mL microtube and statically cultured at 37 ° C. for 1 day. The appearance of the E. coli-encapsulated droplet after 1 day is also shown in FIG. 5 (1 day later).
The average number of Escherichia coli inside the droplet after 1 day was about 20.2 ± 10.5 (see the enlarged photograph on the right in Fig. 5 (1 day later)), and it was found that the number of E. coli was growing compared to the number of cells immediately after encapsulation. It could be confirmed. As described above, it was confirmed that microbial culture is possible in the droplet prepared in L1.

本発明のフッ素系界面活性剤は、界面への吸着速度が速く優れた界面活性を発揮する。特にマイクロミキサーによってドロプレットが作製可能であることから、微生物の培養、酵素活性試験、DNA/RNAの複写増幅・合成、RNAの発現、タンパク質の合成/結晶化、DNA/RNAの切断・結合・解離、ナノ粒子等の無機材料の合成、有機合成の特異反応場などへの用途が期待される。

The fluorine-based surfactant of the present invention exhibits excellent surface activity due to its high adsorption rate to the interface. In particular, since droplets can be produced by a micromixer, microbial culture, enzyme activity test, DNA / RNA replication amplification / synthesis, RNA expression, protein synthesis / crystallization, DNA / RNA cleavage / binding / dissociation. It is expected to be used for the synthesis of inorganic materials such as nanoparticles and the specific reaction field of organic synthesis.

Claims (8)

[A]-X-B-X-D (I)、
[A]-X-B-X-[A] (II)、および
[A]-X (III)
である式(I)~式(III)からなる群から選択される一つの化合物からなるフッ素系界面活性剤。
ここで、式中、Aは炭化フッ素基、Bはオリゴエチレングリコール、Dは、NH、NH、N(CH)H、N(CH)H、N(CH、またはN(CHであり、a、b、cはそれぞれ独立した正の整数であり、Xは共有結合または連結基であって、複数のXを含む化合物においては、それぞれは同じでも異なってもよい。
[A] a -X-B-X-D (I),
[A] a -X-B-X- [A] b (II), and [A] c -X (III)
A fluorine-based surfactant comprising one compound selected from the group consisting of the formulas (I) to (III).
Here, in the formula, A is a fluorine carbide group, B is an oligoethylene glycol, D is NH 2 , NH 3 , N (CH 3 ) H, N (CH 3 ) H 2 , N (CH 3 ) 2 , or N (CH 3 ) 3 , where a, b, and c are independent positive integers, where X is a covalent bond or linking group, and in compounds containing multiple Xs, each is the same but different. May be good.
前記正の整数a、bおよびcは、それぞれ独立して1~6であり、Xは、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、エーテル基(-O-)、フェニレン基(-C-)、または芳香族アミン(-NC-)の少なくとも一つを内部に含んでいてもよい、鎖式炭化水素基または芳香族炭化水素基から選択される連結基である、請求項1に記載のフッ素系界面活性剤。 The positive integers a, b and c are independently 1 to 6, respectively, and X is a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), an ether group (-O-), and a phenylene. Selected from chain hydrocarbon groups or aromatic hydrocarbon groups which may contain at least one group (-C 6 H 4- ) or aromatic amine (-NC 6 H 4- ) internally. The fluorine-based surfactant according to claim 1, which is a linking group. 前記式(I)の化合物が下記式(A)で表される、請求項1または2に記載のフッ素系界面活性剤。
Figure 2022040937000015
ここで、Rfは、炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)の少なくとも一つを含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、nは1~20の付加モル数である。
The fluorine-based surfactant according to claim 1 or 2, wherein the compound of the formula (I) is represented by the following formula (A).
Figure 2022040937000015
Here, R f is a linking group containing at least one of a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). Is a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, and n is an additional molar number of 1 to 20.
前記式(II)の化合物が下記式(B)で表される、請求項1または2に記載のフッ素系界面活性剤。
Figure 2022040937000016
ここで、Rfは、炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)の少なくとも一つを含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、複数のRfは、それぞれ同じでも異なってもよく、nは1~20の付加モル数である。
The fluorine-based surfactant according to claim 1 or 2, wherein the compound of the formula (II) is represented by the following formula (B).
Figure 2022040937000016
Here, R f is a linking group containing at least one of a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). Is a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, and the plurality of R fs may be the same or different, and n is an additional molar number of 1 to 20.
前記式(III)の化合物が下記式(C)で表される、請求項1または2に記載のフッ素系界面活性剤。
Figure 2022040937000017
ここで、Rfは、炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)の少なくとも一つを含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、複数のRfは、それぞれ同じでも異なってもよい。
The fluorine-based surfactant according to claim 1 or 2, wherein the compound of the formula (III) is represented by the following formula (C).
Figure 2022040937000017
Here, R f is a linking group containing at least one of a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). Is a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, and the plurality of R fs may be the same or different.
前記式(II)の化合物が下記式(D)で表される、請求項1または2に記載のフッ素系界面活性剤。
Figure 2022040937000018
ここで、Rfは、炭化水素基(-CH-)、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、またはエーテル基(-O-)を含む連結基を内部に含んでいてもよい、炭素数が4~12の炭化フッ素基であり、Xは、カルボニル基(-C=O)、アミノ基(-NH-)、エーテル基(-O-)、フェニレン基(-C-)、または芳香族アミン(-NC-)の少なくとも一つを内部に含んでいてもよい、鎖式炭化水素基または芳香族炭化水素基から選択される連結基であり、複数のRfおよびXは、それぞれ同じでも異なってもよく、nは1~20の付加モル数である。
The fluorine-based surfactant according to claim 1 or 2, wherein the compound of the formula (II) is represented by the following formula (D).
Figure 2022040937000018
Here, R f contains a linking group containing a hydrocarbon group (-CH 2- ), a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), or an ether group (-O-). It may be a hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, and X is a carbonyl group (-C = O), an amino group (-NH-), an ether group (-O-), or a phenylene group (-). A linking group selected from chain hydrocarbon groups or aromatic hydrocarbon groups that may contain at least one of C 6 H 4- ) or an aromatic amine (-NC 6 H 4- ). There, the plurality of R fs and Xs may be the same or different, and n is an additional molar number of 1 to 20.
請求項1ないし6のいずれかに記載のフッ素系界面活性剤、フッ素油、および親水性液体を含む、W/Oエマルジョンのドロプレット。 A droplet of a W / O emulsion comprising the fluorine-based surfactant according to any one of claims 1 to 6, a fluorine oil, and a hydrophilic liquid. 請求項7に記載のドロプレットを、微生物の培養場、酵素活性試験、DNA/RNAの複写増幅・合成、RNAの発現、タンパク質の合成/結晶化、DNA/RNAの切断・結合・解離、ナノ粒子等の無機材料の合成、または有機合成の特異反応場として使用する、ドロプレットの使用方法。

The droplet according to claim 7 can be used in a microbial culture field, enzyme activity test, DNA / RNA replication amplification / synthesis, RNA expression, protein synthesis / crystallization, DNA / RNA cleavage / binding / dissociation, nanoparticles. A method of using droplets, which is used as a specific reaction field for the synthesis of inorganic materials such as RNA or organic synthesis.

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