JP2023516242A - C-nリガンドを有する新規遷移金属電子伝達錯体およびこれを用いた電気化学的バイオセンサ - Google Patents

C-nリガンドを有する新規遷移金属電子伝達錯体およびこれを用いた電気化学的バイオセンサ Download PDF

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Abstract

本発明は、電気化学的センサをはじめとする多様な装置に使用できるC-Nリガンドを含む新規な遷移金属錯体およびこれを含む装置、好ましくは電気化学的センサに関するものである。

Description

本発明は、C-Nリガンドを有する新規遷移金属電子伝達錯体およびこれを用いた電気化学的バイオセンサに関するものである。
最近、医療分野から環境および食品分野まで目標分析物の定量、定性分析のためにバイオセンサの開発に対する関心がますます増大している。特に酵素を用いたバイオセンサは生物体の機能物質または微生物など生物体が特定物質と鋭敏に反応する生物感知機能を用いて試料に含まれている化学物質を選択的に検出計測するのに使用する化学センサであって、主に血糖センサのような医療計測用途に開発され、その他食品工学や環境計測分野の応用でも研究が活発に行われている。
糖尿管理において血糖の周期的な測定は非常に重要であり、よって、携帯用計測器を用いて容易に血糖を測定することができるように多様な血糖測定器が製作されている。このようなバイオセンサの作動原理は光学的方法または電気化学的方法に基づいており、このような電気化学的バイオセンサは従来の光学的方法によるバイオセンサとは異なり酸素による影響を減らすことができ、試料が混濁していても試料を別途の前処理なく使用可能であるという長所を有する。したがって、正確性と精密性を備えた多様な種類の電気化学的バイオセンサが広く使用されている。
現在商用化された電気化学的血糖センサは主に酵素電極を用いるものであって、より具体的には電気的信号を変換することができる電極の上にグルコース酸化酵素を化学的または物理的方法で固定させた構造を有する。このような電気化学的血糖センサは血液などの分析物内のグルコースが酵素によって酸化されて発生する電子を電極に伝達して生成される電流を測定することによって分析物内のグルコース濃度を測定する原理によるものである。酵素電極を用いるバイオセンサの場合、酵素の活性中心との距離が過度に遠いため基質が酸化されて発生する電子を直接的に電極に伝達することが容易でない問題が発生する。したがって、このような電子伝達反応を容易に行うために酸化還元媒介体、即ち、電子伝達媒介体が必須的に要求される。したがって、血糖を測定する電気化学的バイオセンサの特性を最も大きく左右するものは使用する酵素の種類と電子伝達媒介体の特性である。
採血血糖センサの開発推移は血液(静脈血、毛細血など)によって変わる酸素分圧(pO)差による測定値変化を遮断するために血液内グルコースとの酵素反応において酸素が参加するGOXの代わりに酵素反応に酸素が排除されたGDH使用に転換されており、電子伝達媒介体の場合、湿度による安定性が敏感なフェリシアニド(ferricyanide)の代わりに、温度および湿度による安定性に優れたキノン誘導体(Phenanthroline quinone、Quineonediimineなど)のような有機化合物とRu complex(ruthenium hexamineなど)やオスミウム錯体のような有機金属化合物で代替されている。
最も普遍的に使用される電子伝達媒介体としてはフェリシアン化カリウム[KFe(CN)]があり、価格が安く反応性が良くてFAD-GOX、PQQ-GDHまたはFAD-GDHを用いたセンサ全てに有用である。しかし、この電子伝達媒介体を用いたセンサは血液に存在する尿酸(uric acid)やゲンチシン酸(gentisic acid)のような妨害物質による測定誤差が発生し、温度と湿度によって変質しやすいため製造と保管に格別に注意しなければならず、長時間保管後、ベース電流の変化で低い濃度のグルコースを正確に検出するのに困難がある。
ヘキサアミンルテニウムクロリド[Ru(NHCl]はフェリシアニドに比べて酸化還元安定性が高くて、この電子伝達媒介体を使用したバイオセンサは製造と保管が容易であり長時間保管にもベース電流の変化が小さくて安定性が高い長所を有するが、FAD-GDHと使用するには反応性が互いに合わなくて商業的に有用なセンサに製作することが難しいという短所がある。
また、このようなバイオセンサを使用することにおいて、少量の試料で正確に速い測定値を得ることは使用者の便利を極大化するという点から非常に重要な問題である。
したがって、このような従来の電子伝達媒介体の短所および測定時間の短縮を達成することができる新たな電子伝達媒介体の開発は依然として要求されているのが実情である。
一方、血糖を持続的に観察して糖尿病などの疾患を管理するために連続的な血糖モニタリング(continuous glucose monitoring;CGM)システムを用いるが、指端で血液を採取する既存の酵素センサは、採血時、針によって相当な苦痛を誘発するため測定頻度を制限するので、このようなCGMに用いられない。このような問題点を解消するために、最近は身体に付着できて浸湿を最少化する改善されたバージョンの酵素センサが開発されてきている。このような連続的な血糖モニタリング酵素センサの場合、人体内にセンサの一部が入るため、前記のように遷移金属などを含む電子伝達媒介体が人体に吸収されて毒性および副作用を発生しないようにポリビニルピロリドンやポリビニルイミダゾールなどのような重合体バックボーンで固定して、電子伝達媒介体の人体内遺失による問題点を防止しようとする。
このように、電子伝達媒介体が連結された酸化-還元高分子の場合、従来は主に高分子主骨格に遷移金属複合体を効率的に固定するために、活性化エステル(active ester)であるN-ヒドロキシスクシンイミド(N-hydroxysuccinimide:NHS)を用いたカップリング反応を主に使用した。しかし、このような既存の合成方法による場合、最終的に製造される酸化-還元高分子として合成されるまで非常に複雑な段階を経なければならず、NHSを使用したカップリング反応進行時に加水分解による遷移金属複合体の固定化効率が実際に高くなく、高分子の主骨格に他の種類のリンカーや官能基を導入しにくいという問題が存在したところ、このような問題を解決することができるバイオセンサ用酸化-還元高分子の開発に対する要求が増加している。
本発明の目的は、C-Nリガンドを含む新規な遷移金属錯体を提供することである。
本発明の他の目的は、前記遷移金属錯体を含む酸化-還元重合体を含む電気化学的バイオセンサを提供することである。
本発明の他の目的は、前記遷移金属錯体の製造に使用される中間体化合物を提供することである。
本発明の他の目的は、前記遷移金属錯体の製造方法を提供することである。
一つの様態として、本発明は、下記の化学構造式を有するC-Nリガンドを有する電子伝達媒介体として有用な遷移金属錯体を提供する。
Figure 2023516242000002
上記式中、MはFe、Co、Ru、Os、RhおよびIrからなる群より選択される一つであってもよく;
αは1~3の整数であり;
C-Nはフェニル環および一つ以上の窒素原子を有するヘテロ環を含むバイデンテート(bidentate、以下、“二座配位子”とも言う)リガンドであり;
具体的な様態で、前記一つ以上の窒素原子を有するヘテロ環は一つ以上の窒素原子、好ましくは1~3の窒素原子を含むヘテロ環であるか、または一つ以上の窒素原子と共に、OおよびSからなる群より選択される1または2のヘテロ原子を共に含むヘテロ環であってもよい。また、前記ヘテロ環はモノ、ジ、トリまたはマルチヘテロ環であってもよく、4員(membered)~16員、5員~15員または5員~14員のヘテロ環であってもよいが、これに制限されるわけではない。
N-Nは窒素原子を含むヘテロ環であるバイデンテートリガンドであり;
mは-1~-5または1~5を示す負電荷あるいは正電荷であり;
dは0~2の整数であり;
Xは対イオン(counter ion)であり、好ましくは、F、Cl、Br、IおよびPFからなる群より選択される対イオンである。
本発明によるC-Nリガンドを含む遷移金属錯体は、電気化学的センサに用いる場合、飛躍的に電気化学的センサの性能を向上させる。
ESI-MSを通じた分析の場合に弱いオスミウム-クロリドの結合が壊れることを示した図である。
実施例の第2段階で合成したC-Nリガンドを有する様々なオスミウム錯体(以下、“C-N複合体(C-N Complex)”とも言う)の構造を示した図である。
実施例の第3段階で合成したC-NリガンドおよびN-Nリガンドを有する本発明によるオスミウム錯体の構造を示した図である。 実施例の第3段階で合成したC-NリガンドおよびN-Nリガンドを有する本発明によるオスミウム錯体の構造を示した図である。 実施例の第3段階で合成したC-NリガンドおよびN-Nリガンドを有する本発明によるオスミウム錯体の構造を示した図である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 13、14、15および16)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線を比較したグラフである。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 1)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 2)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 3)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 4)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 5)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 6)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 7)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 8)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 9)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 10)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 11)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 12)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 13)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 14)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 15)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 16)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 17)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 18)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 19)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 20)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
本発明によるオスミウム錯体(Os-complex 21)の電気化学的特性を示した循環電圧電流曲線である。
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明で使用される全ての技術用語は、他に定義されない以上、本発明の関連分野における通常の当業者が一般に理解するような意味として使用される。また、本明細書には好ましい方法や試料が記載されるが、これと類似しているか同等なものも本発明の範疇に含まれる。また、本明細書に記載された数値は明示しなくても“約”の意味を含むと見なす。本明細書に参考文献として記載される全ての刊行物の内容は全体が本明細書に参考として統合される。
本明細書で使用される残基の定義について詳しく説明する。別途に明示しない限り、各残基は下記の定義を有し、通常の当業者が一般に理解するような意味として使用される。
本明細書で“halo”または“ハロゲン”は例えば、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードを意味する。
本明細書で“アルキル”は脂肪族炭化水素ラジカルを意味し、直鎖状または分枝状の炭化水素ラジカルを全て含む。例えば、1~6個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、1-エチルプロピル、ヘキシル、イソヘキシル、1,1-ジメチルブチル、2,2-ジメチルブチル、3,3-ジメチルブチル、および2-エチルブチルを含むが、これに限定されない。他に定義されなければ、アルキルは炭素数1~6のアルキル、好ましくは炭素数1~4のアルキル、さらに好ましくは炭素数1~6のアルキルを意味する。
本明細書で、“アルコキシ(alkoxy)”は-O-アルキルまたはアルキル-O-グループを示し、ここで、アルキルグループは前記定義された通りである。例えば、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、n-ブトキシ、t-ブトキシのようなものが含まれるが、これに限定されない。アルコキシグループは一つ以上の適したグループと置換されるかまたは置換されなくてもよい。
本明細書で、単独で、または他の用語と組み合わせられた用語“ヒドロキシ”または“ヒドロキシル”は-OHを意味する。
本明細書で、“アミノ”は-NHを示し;“ニトロ”は-NOを示す。
本明細書で、“アリール(aryl)”は母芳香族環システム内の一つの炭素原子から一つの水素原子を除去することによって誘導された、例えば、炭素数6~20、炭素数6~12、または炭素数6~10の1価の芳香族炭化水素をいう。前記アリールは飽和された、部分的に不飽和された環と融合された芳香族環を含む二重環ラジカルを含むことができる。例示的なアリールグループは、ベンゼン(フェニル)から誘導されたラジカル、置換されたフェニル、ビフェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチル、フルオレニル、トルオイル、ナフタレニル、アントラセニル、インデニル、インダニルなどが挙げられるが、これに限定されない。アリールグループは一つ以上の適したグループと置換されるかまたは置換されなくてもよい。
本明細書で“置換”は、本明細書で特別な言及がない限り、少なくとも一つの水素原子がハロゲン原子(例えば、F、Cl、Br、またはI)、シアノ基、ヒドロキシル基、チオール基、ニトロ基、アミノ基、イミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、ヨウ素基、カルボニル基、カルバモイル基、エステル基、エーテル基、カルボキシル基またはその塩、スルホン酸基またはその塩、リン酸やその塩、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、炭素数2~6のハロアルケニル基、炭素数2~6のアルキニル基、炭素数2~6のハロアルキニル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のハロアルコキシ基、炭素数1~6のアルキルチオ基、炭素数3~20のシクロアルキル基、5員~12員のヘテロシクロアルキル基、5員~12員のヘテロアリール基、炭素数6~10のアリール基、炭素数6~10のアリールオキシ基および炭素数6~10のアリルチオ基からなる群より選択される1種~3種であってもよい。
具体的な様態で、前記化学式1は次のような化学式2~4のうちのいずれか一つの化学式で示すことができる。
Figure 2023516242000003
Figure 2023516242000004
Figure 2023516242000005
上記式中、MはFe、Co、Ru、Os、RhおよびIrからなる群より選択される一つであってもよく;
mは-1~-5または1~5を示す負電荷あるいは正電荷であり;
dは0~2の整数であり;
Xは対イオン(counter ion)であり、好ましくF、Cl、Br、IおよびPFからなる群より選択される対イオンである。
好ましくは、前記MはOsであってもよい。
好ましくは、前記C-Nリガンド(C-N配位子)は次のような化学式5の構造で示すことができる。
Figure 2023516242000006
上記式中、Lは窒素原子を一つ以上含むヘテロ環であり、前記ヘテロ環の2番位置でフェニル環と連結されており、;
はヘテロ環式化合物Lcの全ての官能基であり;
、R、R、R、Rはそれぞれ独立して、-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO、-CN、-C(=O)H、-COH、-SOH、-NHNH、-SH、-OH、-NH、置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル、置換もしくは非置換のアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のジアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のアルコキシ、置換もしくは非置換のアルキルアミノ、置換もしくは非置換のジアルキルアミノ、置換もしくは非置換のアルカニルアミノ、置換もしくは非置換のアリールカルボキシアミド、置換もしくは非置換のヒドラジノ、置換もしくは非置換のアルキルヒドラジノ、置換もしくは非置換のヒドロキシアミノ、置換もしくは非置換のアルコキシアミノ、置換もしくは非置換のアルキルチオ、置換もしくは非置換のアルケニル、置換もしくは非置換のアリールおよび置換もしくは非置換のアルキルからなる群より選択されるものであってもよく;
は遷移金属と配位する部分である。
また、前記N-Nリガンド(N-N配位子)は次のような化学式6の構造で示すことができる。
Figure 2023516242000007
上記式中、LN1およびLN2はそれぞれ独立して、窒素原子を一つ以上含むヘテロ環であって、LN1とLN2はそれぞれ前記ヘテロ環の2番位置で互いに連結されており、;
前記、Rはヘテロ環であるLN1およびLN2の官能基であり、それぞれ-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO、-CN、-C(=O)H、-COH、-SOH、-NHNH、-SH、-OH、-NHまたは置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル、置換もしくは非置換のアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のジアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のアルコキシ、置換もしくは非置換のアルキルアミノ、置換もしくは非置換のジアルキルアミノ、置換もしくは非置換のアルカニルアミノ、置換もしくは非置換のアリールカルボキシアミド、置換もしくは非置換のヒドラジノ、置換もしくは非置換のアルキルヒドラジノ、置換もしくは非置換のヒドロキシアミノ、置換もしくは非置換のアルコキシアミノ、置換もしくは非置換のアルキルチオ、置換もしくは非置換のアルケニル、置換もしくは非置換のアリール、置換もしくは非置換のアルキルであってもよいか、または
前記LN1およびLN2にそれぞれ連結されている2種のRが互いに連結されてLN1およびLN2と共に置換もしくは非置換の3環のヘテロ環を形成することができる。この時、前記LN1およびLN2にそれぞれ連結されている2種のRが互いに連結されて形成される環(即ち、前記3環のうちの中間に位置した環)は5員~7員の環(例えば、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル)であってもよく、この時、前記5員~7員の環はoxo(=O)、-COH、-SOH、-NHNH、-SH、-OH、-NHまたは置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル、置換もしくは非置換のアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のジアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のアルコキシ、置換もしくは非置換のアルキルアミノ、置換もしくは非置換のジアルキルアミノ、置換もしくは非置換のアルカニルアミノ、置換もしくは非置換のアリールカルボキシアミド、置換もしくは非置換のヒドラジノ、置換もしくは非置換のアルキルヒドラジノ、置換もしくは非置換のヒドロキシアミノ、置換もしくは非置換のアルコキシアミノ、置換もしくは非置換のアルキルチオ、置換もしくは非置換のアルケニル、置換もしくは非置換のアリール、置換もしくは非置換のアルキルが置換されるかまたは非置換であってもよい。
具体的な一様態であって、前記ヘテロ環は、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラゾール、イソオキサゾール、オキサゾール、チアゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、およびジアザフルオレノンからなる群より選択される1種以上であってもよい。
具体的な一様態として、前記アルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカニルアミノ、アリールカルボキシアミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシアミノ、アルコキシアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、アルキル、および3環のヘテロ環が置換される場合、これらは-F、-Cl、-Br、-I、-OH、oxo、炭素数1~3のアルキル基、および炭素数1~3のアルコキシ基からなる群より選択される一つ以上、好ましくは1~3で置換されてもよい。
具体的に、前記化学式5のC-Nリガンドは次の構造から選択されるものであってもよい。
Figure 2023516242000008
具体的に、前記化学式6のN-Nリガンドは次の構造から選択されるものであってもよい。
Figure 2023516242000009
具体的な一様態として、本発明による化学式1の化合物は以下に示した遷移金属錯体のうちの一つであってもよい。
Figure 2023516242000010
Figure 2023516242000011
Figure 2023516242000012
また他の一つの様態として、本発明は、前記化学式1の化合物の製造方法を提供する。具体的に、本発明によるC-Nリガンドを含む遷移金属錯体の遷移金属がオスミウムである場合、電子伝達媒介体として商業的に販売されるオスミウム塩を通じて三段階の合成を通じて製造でき、具体的に次の段階を含むことができる:
i)ヘキサクロロオスミウムアンモニウム塩を1,3-シクロヘキサジエンと反応させてオスミウム二量体である化学式7のビス[(η-ベンゼン)ジクロロジオスミウム[(η-bz)OsClを製造する段階;
ii)前記段階i)で製造されたビス[(η-ベンゼン)ジクロロジオスミウム[(η-bz)OsClにC-Nリガンドを導入してC-N複合体を製造する段階;および
iii)前記段階ii)で製造されたC-N複合体にN-Nリガンドを導入して前記化学式1の遷移金属複合体を製造する段階。
Figure 2023516242000013
前記段階i)はC-Nリガンドを結合させることができるオスミウム二量体である前記化学式7の化合物を合成する段階であって、対イオンがアンモニウムであるハロゲン化オスミウム塩(ヘキサクロロオスミウムアンモニウム塩。[(NH--4OsCl])を開始物質として使用することを特徴とする。
一般に、化学式7のようなベンゼンが上下に付いたオスミウム二量体の合成時、商業的に購買できるオスミウム開始物質としては水和物形態のオスミウム塩(OsClO、HOsClO)または対イオンがソジウムであるハロゲン化オスミウム塩(NaOsCl)を用いるが、本発明によるヘキサクロロオスミウムアンモニウム塩を使用する場合、供給および価格の面で長所を有する。
段階i)で、ヘキサクロロオスミウムアンモニウム塩に対して1,3-シクロヘキサジエンを7当量~10当量使用する。また、前記反応時、反応温度は90℃~100℃であり、反応時間は48時間~72時間である。反応溶媒はエタノール水溶液、より詳しくは80%(v/v)のエタノール水溶液を使用することができるが、これに制限されるわけではない。また、反応中間に水(HO)を添加する過程を含む。
前記段階ii)は段階i)で製造された化学式7のオスミウム二量体にC-Nリガンドを導入してC-N複合体を製造する段階であり、この時、C-Nリガンドは化学式7のオスミウム二量体に対して2当量~4当量使用する。前記反応時、反応温度は80℃~160℃であり、反応時間は6時間~48時間である。アルコール類を反応溶媒として使用し、アルコール類はこれに制限されるわけではないが、炭素数1~6、炭素数1~4の低級アルコール、またはメタノールまたはエタノールを使用することができる。
段階ii)で使用されるC-Nリガンドは、フェニル環と窒素を有するヘテロ環が互いに連結された構造(フェニル環-(窒素)ヘテロ環)を有するものであれば全て使用できる。好ましくは、前記化学式5のC-Nリガンドであってもよい。
具体的な様態で、前記C-N複合体は次の化合物から選択される一つであってもよいが、これに制限されるわけではない。
Figure 2023516242000014
Figure 2023516242000015
Figure 2023516242000016
前記段階iii)は段階ii)で製造されたC-N複合体にN-Nリガンドを導入して最終的に化学式1の遷移金属錯体を製造する段階である。前記段階で、N-NリガンドはC-N複合体に対して2.0当量~2.2当量使用することができる。前記反応時、反応温度は80℃であり、反応時間は3時間~36時間である。反応溶媒はメタノールを使用することができるが、これに制限されるわけではない。段階ii)で使用されるN-Nリガンドは窒素を有するヘテロ環が互いに連結された構造((窒素)ヘテロ環-(窒素)ヘテロ環)を有する者であれば全て使用できる。好ましくは、前記化学式6のN-Nリガンドであってもよい。
また、本発明の追加一様態は、液体性生体試料を酸化還元させることができる酵素と前記遷移金属錯体を含む電子伝達媒介体を含む電気化学的バイオセンサ用センシング膜に関するものである。
酸化還元酵素は生体の酸化還元反応を触媒する酵素を総称するものであって、本発明では測定しようとする対象物質、例えば、バイオセンサの場合には測定しようとする対象物質と反応して還元される酵素を意味する。このように還元された酵素は電子伝達媒介体と反応し、この時発生した電流変化などの信号を測定して対象物質を定量するようになる。本発明に使用可能な酸化還元酵素は各種脱水素酵素(dehydrogenase)、酸化酵素(oxidase)、エステル化酵素(esterase)などからなる群より選択された1種以上のものであってもよく、酸化還元または検出対象物質によって、前記酵素群に属する酵素のうちの前記対象物質を基質にする酵素を選択して使用することができる。
より具体的に、前記酸化還元酵素は、グルコース脱水素酵素(glucose dehydrogenase)、グルタミン酸脱水素酵素(glutamate dehydrogenase)、グルコース酸化酵素(glucose oxidase)、コレステロール酸化酵素(cholesterol oxidase)、コレステロールエステル化酵素(cholesterol esterase)、乳酸酸化酵素(lactate oxidase)、アスコルビン酸酸化酵素(ascorbic acid oxidase)、アルコール酸化酵素(alcohol oxidase)、アルコール脱水素酵素(alcohol dehydrogenase)、ビリルビン酸化酵素(bilirubin oxidase)などからなる群より選択された1種以上であってもよい。
一方、前記酸化還元酵素は測定しようとする対象物質(例えば、対象物質)から酸化還元酵素が持ってきた水素を保管する役割を果たす補助因子(cofactor)を共に含むことができ、例えば、フラビンアデニンジヌクレオチド(flavin adenine dinucleotide、FAD)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(nicotinamide adenine dinucleotide、NAD)、ピロロキノリンキノン(Pyrroloquinoline quinone、PQQ)などからなる群より選択された1種以上であってもよい。
例えば、血中グルコース濃度を測定しようとする場合、前記酸化還元酵素としてグルコース脱水素酵素(glucose dehydrogenase、GDH)を使用することができ、前記グルコース脱水素酵素は補助因子としてFADを含むフラビンアデニンジヌクレオチド-グルコース脱水素酵素(flavin adenine dinucleotide-glucose dehydrogenase、FAD-GDH)、および/または補助因子としてFAD-GDHを含むニコチンアミドアデニンジヌクレオチド-グルコース脱水素酵素(nicotinamide adenine dinucleotide-glucose dehydrogenase)であってもよい。
具体例で、前記使用可能な酸化還元酵素は、FAD-GDH(例えば、EC 1.1.99.10など)、NAD-GDH(例えば、EC 1.1.1.47など)、PQQ-GDH(例えば、EC 1.1.5.2など)、グルタミン酸脱水素酵素(例えば、EC 1.4.1.2など)、グルコース酸化酵素(例えば、EC 1.1.3.4など)、コレステロール酸化酵素(例えば、EC 1.1.3.6など)、コレステロールエステル化酵素(例えば、EC 3.1.1.13など)、乳酸酸化酵素(例えば、EC 1.1.3.2など)、アスコルビン酸酸化酵素(例えば、EC 1.10.3.3など)、アルコール酸化酵素(例えば、EC 1.1.3.13など)、アルコール脱水素酵素(例えば、EC 1.1.1.1など)、ビリルビン酸化酵素(例えば、EC 1.3.3.5など)などからなる群より選択されたた1種以上であってもよい。
最も好ましく、前記酸化還元酵素は、37℃緩衝溶液で1週間70%以上の活性度を維持することができるグルコース脱水素酵素である。
本発明によるセンシング膜は、酸化還元酵素100重量部を基準にして、酸化-還元重合体20~700重量部、例えば60~700重量部または30~340重量部を含有することができる。前記酸化-還元重合体の含量は酸化還元酵素の活性度によって適切に調節することができる。
さらに、本発明によるセンシング膜は、膜性能の増加のためにカーボンナノチューブをさらに含むことができる。具体的に、カーボンナノチューブは、遷移金属錯体、特にオスミウムと共に使用時、電子伝達速度が増加してセンシング膜の性能をさらに向上させることができる。
また、本発明によるセンシング膜は、架橋剤をさらに含むことができる。
一方、本発明によるセンシング膜は、界面活性剤、水溶性高分子、4次アンモニウム塩、脂肪酸、増粘剤などからなる群より選択された1種以上の添加剤を、試薬溶解時の分散剤、試薬製造時の粘着剤、長期保管の安定剤などの役割のために、追加的に含むことができる。
前記界面活性剤は、組成物を分注する時、組成物が電極上で均等に拡散して均一な厚さで分注されるようにする役割を果たすものであってもよい。前記界面活性剤として、トリトンX-100(Triton X-100)、ソジウムドデシルスルフェート(sodium dodecyl sulfate)、パーフルオロオクタンスルホネート(perfluorooctane sulfonate)、ソジウムステアレート(sodium stearate)などからなる群より選択された1種以上を使用することができる。本発明による試薬組成物は、試薬を分注する時、試薬が電極上で均等に拡散して試薬が均一な厚さで分注されるようにする役割を適切に果たすようにするために、前記界面活性剤を酸化還元酵素100重量部を基準にして3~25重量部、例えば10~25重量部の量で含有することができる。例えば、活性度が700U/mgである酸化還元酵素を使用する場合、酸化還元酵素100重量部を基準にして界面活性剤10~25重量部を含有することができ、酸化還元酵素の活性度がこれより高まれば、界面活性剤の含量をこれより低く調節することができる。
前記水溶性高分子は、試薬組成物の高分子支持体として酵素の安定化および分散(dispersing)を助ける役割を果たすものであってもよい。前記水溶性高分子としては、ポリビニルピロリドン(polyvinyl pyrrolidone;PVP)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol;PVA)、ポリフルオロスルホネート(polyperfluoro sulfonate)、ヒドロキシエチルセルロース(hydroxyethyl cellulose;HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース(hydroxypropyl cellulose;HPC)、カルボキシメチルセルロース(carboxy methyl cellulose;CMC)、セルロースアセテート(cellulose acetate)、ポリアミド(polyamide)などからなる群より選択された1種以上を使用することができる。本発明による試薬組成物は、酸化還元酵素の安定化および分散(dispersing)を助ける役割を十分で適切に発揮するようにするために、前記水溶性高分子を酸化還元酵素100重量部を基準にして10~70重量部、例えば30~70重量部の量で含有することができる。例えば、活性度が700U/mgである酸化還元酵素を使用する場合、酸化還元酵素100重量部を基準にして水溶性高分子30~70重量部を含有することができ、酸化還元酵素の活性度がこれより高まれば、水溶性高分子の含量をこれより低く調節することができる。
前記水溶性高分子は、支持体および酵素の安定化および分散(dispersing)を助ける役割を効果的に果たすために、重量平均分子量が2,500g/mol~3,000,000g/mol程度、例えば、5,000g/mol~1,000,000g/mol程度であってもよい。
前記増粘剤は、試薬を電極に堅固に付着するようにする役割を果たす。前記増粘剤としては、ナトロゾール、ジエチルアミノエチル-デキストランヒドロクロリド(DEAE-Dextran hydrochloride)などからなる群より選択された1種以上を使用することができる。本発明による電気化学的センサは、本発明による酸化-還元重合体が電極に堅固に付着されるようにするために、前記増粘剤を酸化還元酵素100重量部を基準にして10~90重量部、例えば30~90重量部の量で含有することができる。例えば、活性度が700U/mgである酸化還元酵素を使用する場合、酸化還元酵素100重量部を基準にして増粘剤30~90重量部を含有することができ、酸化還元酵素の活性度がこれより高まれば、増粘剤の含量をこれより低く調節することができる。
また他の様態として、本発明は、このような有機電子伝達媒介体を含む装置、好ましく、挿入可能な装置であってもよい。また好ましく、前記装置は電気化学的バイオセンサであってもよく、さらに好ましくは、電気化学的グルコース(血糖)センサであってもよい。
具体的に、前記電気化学的バイオセンサの種類には制限がないが、好ましくは、連続的な血糖モニタリングセンサであってもよい。
このような連続的な血糖モニタリングセンサの構成として、本発明は、例えば、電極、絶縁体(insulator)、基板、前記酸化-還元重合体および酸化還元酵素を含むセンシング膜(sensing layer)、拡散膜(diffusion layer)、保護膜(protection layer)などを含むことができる。電極の場合、作動電極および対向電極のような2種の電極を含んでもよく、作動電極、対向電極および基準電極のような3種の電極を含んでもよい。一実施形態で、本発明によるバイオセンサは、少なくとも二つ、好ましくは二つまたは三つの電極を備えた基板に、前記化学式1の有機系電子伝達媒介体を含む酸化-還元重合体と液体性生体試料を酸化還元させることができる酵素を含む試薬組成物を塗布した後に乾燥して製作した電気化学的バイオセンサであってもよい。例えば、電気化学的バイオセンサにおいて作動電極および対向電極が基板の互いに反対面に備えられ、前記作動電極の上に本発明による有機系電子伝達媒介体を有する酸化-還元重合体が含まれるセンシング膜が積層され、作動電極および対向電極が備えられた基板の両側面に順次に絶縁体、拡散膜および保護膜が積層されることを特徴とする平面型電気化学的バイオセンサが提供される。
具体的な様態として、前記基板は、PET(polyethylene terephthalate)、PC(polycarbonate)およびPI(polyimide)からなる群より選択される1種以上の素材からなるものであってもよい。
また、作動電極は、炭素、金、白金、銀または銀/塩化銀電極を使用することができる。
また、2電極を有する電気化学的バイオセンサの場合、対向電極が基準電極の役割まで共に果たすため、対向電極として金、白金、銀または銀/塩化銀電極を使用することができ、基準電極まで含む3電極の電気化学的バイオセンサの場合、基準電極として金、白金、銀または銀/塩化銀電極を使用することができ、対向電極として炭素電極を使用することができる。
拡散膜としてはナフロン(Nafion)、酢酸セルロース(cellulose acetate)、シリコーンゴム(silicone rubber)を使用することができ、保護膜としてはシリコーンゴム(silicone rubber)、ポリウレタン(polyurethane)、ポリウレタン系コポリマー(polyurethane基盤copolymer)などを使用することができるが、これに制限されるわけではない。
制限されない例として、2電極である場合、対向電極が基準電極の役割まで共に果たすため塩化銀または銀が使用でき、3電極の場合、基準電極が塩化銀または銀が使用され、対向電極は炭素電極を使用することができる。
本発明の具体例は電気化学的バイオセンサの適用可能な例としてグルコースを測定するためのバイオセンサを例示しているが、本発明の試薬組成物に含まれる酵素の種類を異にすることによってコレステロール、ラクテート、クレアチニン、過酸化水素、アルコール、アミノ酸、グルタメートのような多様な物質の定量のためのバイオセンサに適用することができる。
以下、本発明を下記の実施例によってさらに詳しく説明する。但し、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるのではない。
[実施例]
実験材料
商業的に購入した溶媒と試薬はそれ以上の精製過程を経ずに使用した。金属錯体精製のためのアルミナの場合にはAldrich社の中性アルミナを10mLピペットを用いてろ過した。錯体のクロリド対イオン交換のためのレジンの場合、Aldrich社のDowex 1×4 chloride form、50-100meshを使用した。
H-NMRおよび13C-NMRスペクトルは、Varian Inova 400(Hに対して400MHz、13Cに対して100MHz)を使用して得た。全ての化学的移動はテトラメチルシランピーク(δ0.00)や重水素化クロロホルム(H NMRでCDClに対してδ7.26、13C NMRでCDClに対してδ77.16)、重水素化ジメチルアセトアミド(H NMRでDMSOに対してδ2.50、13C NMRでDMSOに対してδ39.52)比例して決定した。質量スペクトルは、西江大学校の有機化学研究センターで低分解能の場合、ThermoFisher Scientific社のESI-Iontrap質量分析器、高分解能の場合、ThermoFisher Scientific社のESI-orbitrap質量分析器を通じて得た。
実験方法
化学式1で表されるオスミウム錯体の場合には商業的に販売されるハロゲン化オスミウム塩[(NH--4OsCl]から三段階を経て合成することができる。第1段階は、4価イオン状態のオスミウム塩を2価イオン状態のオスミウム二量体の形態に合成する段階である。第2段階は、合成されたオスミウム二量体を一番目のリガンドであるC-Nリガンドが結合された形態のオスミウム錯体を合成する段階である。第3段階は、残り同一なN-Nリガンドが結合されて化学式1で表されるオスミウム錯体を合成する段階である。
Figure 2023516242000017
1.第1段階
化学式7のようなベンゼンが上下に付いたオスミウム二量体の合成時、商業的に購買できるオスミウム開始物質としては水和物形態のオスミウム塩(OsCl・xHO、HOsCl・xHO)や対イオンがソジウムであるハロゲン化オスミウム塩(NaOsCl)を用いて合成した。
提案する合成方法としては、対イオンがアンモニウムであるハロゲン化オスミウム塩[(NH--4OsCl]を開始物質として使用することであり、文献に知られたオスミウム開始物質より供給や価格の面で長所がある。
Figure 2023516242000018
[ビス[(η-ベンゼン)ジクロロジオスミウム[(η-bz)OsCl合成(化合物A)]
Figure 2023516242000019
ガラス培養チューブにヘキサクロロオスミウムアンモニウム塩(4.5g、10.2mmol)と80%エタノール水溶液(20mL)を入れて懸濁液を作った。その後、1,3-シクロヘキサジエン(5.0mL、74.2mmol)を入れた後、100℃で一日間攪拌した。常温まで冷ました後、蒸留水(15mL)を入れて追加的に一日さらに攪拌した。反応終結後、反応溶液は常温まで冷却しジエチルエーテル(8mL)とエタノール(20mL)を入れて0℃で2時間保管して黄色沈殿物を得た。沈殿物をろ過し冷たいエタノールと冷たいジエチルエーテルで洗浄して最終生成物を得た。
-化合物A;質量回収:2.9g;1H-NMR(400MHz、DMSO):δ=7.20(s、6H)、6.17(s、6H);13C-NMR(100MHz、CDCl):δ=88.32、79.51.
提案された合成方法を使用する場合、文献で知られたデータとは差を示す。NMRの場合、文献ではCDClでδ6.07での単一ピークのみ現れた。合成した化合物の場合にはCDClで低い溶解度を示し、DMSO-dを通じた分析結果、δ7.20とδ6.17の単一ピークが現れた。二つのピークは類似の積分値を有し、δ7.20でのピークはサンプルによってさらに少ない積分値を有することもある。予想される化合物は化学式2からクロリドが一つ除去された形態(化学式6)であるか、化学式6と化学式7で表される化合物Aが混合されている形態であると判断される。
Figure 2023516242000020
ESI-MSを通じた分析の場合には、図1のように弱いオスミウム-クロリドの結合が壊れ質量分析時使用される溶媒であるメタノールと交換された化合物の特異な質量概形と共に質量値が現れる。また、二量体の形態が壊れオスミウム単量体にベンゼンが残っており、同様にオスミウム-クロリド結合が溶媒であるメタノールと交換された化合物の質量概形と質量値が現れる。
このように得られた化合物Aは追加精製なく第2合成段階に使用してオスミウム錯体を合成した後、精製および分析を実施した。
2.第2段階
前記段階で合成した化合物Aを用いて一番目のリガンドであるC-Nリガンドを導入する段階である。提案された合成方法で図2に示されたC-Nリガンドを有する様々なオスミウム錯体を合成した。
化合物AでC-Nリガンドが一つ導入されたオスミウム錯体の合成
1)(η6-ベンゼン)[2-(1-メチル-イミダゾール-κN)フェニル-κC][1-メチル-2-フェニル-イミダゾール-κN]オスミウムクロライド{(η6-Benzene)[2-(1-Methyl-imidazole-κN)phenyl-κC][1-Methyl-2-phenyl-imidazole-κN]osmiumchloride}の合成(C-N complex 1)
Figure 2023516242000021
ガラス培養チューブに化合物A(338mg、0.50mmol)と1-メチル-2-フェニル-イミダゾール(343mg、2.00mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:178mg;H-NMR(400MHz、CDCl):δ=7.62(d、J=7.4Hz、1H)、7.57(t、J=7.4Hz、1H)、7.50(m、2H)、7.45(d、J=7.7Hz、1H)、7.38(s、1H)、7.08(s、1H)6.98(m、3H)、6.91(d、J=1.3Hz、1H)、6.87(d、J=1.3Hz、1H)、6.84(t、J=7.4Hz、1H)5.44(s、6H)、4.01(s、3H)、3.31(s、3H);13C-NMR(100MHz、CDCl):δ=160.23、156.86、149.93、140.45、135.43、131.74、130.65、130.59、130.22、128.84、128.62、128.20、123.95、123.24、122.10、121.69、77.68、35.81、35.08.
C-N complex 1の場合にはC-NリガンドをN-メチルフェニルイミダゾールを使用したが、他の錯体とは異なって、オスミウム-クロリド結合の代わりにリガンドの窒素部分がもう一つ付く形態の生成物が得られた。
2)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-pyridinyl-κN)phenyl-κC]osmium}の合成-(C-N complex 2a)
Figure 2023516242000022
ガラス培養チューブに化合物A(952mg、1.40mmol)と2-フェニルピリジン(478mg、3.08mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:450mg;H-NMR(400MHz、CDCl):δ=9.20(d、J=5.8Hz、1H)、8.13(d、J=7.4Hz、1H)、7.81(d、J=8.1Hz、1H)、7.70(d、J=7.8Hz、1H)、7.66(t、J=7.8Hz、1H)、7.16(t、J=7.4Hz、1H)7.03(m、2H)、5.56(s、6H);13C-NMR(100MHz、CDCl):δ=166.79、165.60、155.20、144.77、139.11、137.19、130.65、124.29、123.04、122.50、119.14、77.48.
3)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ピリジニル-κN)-4-アリル-フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-pyridinyl-κN)-4-allyl-phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 2b)
Figure 2023516242000023
ガラス培養チューブに化合物A(524mg、0.77mmol)と2-(3-アリルフェニル)ピリジン(317mg、1.62mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:280mg;H NMR(400MHz、CDCl)δ9.21(br、1H)、8.04(d、J=7.5Hz、1H)、7.83(d、J=8.0Hz、1H)、7.67(br、1H)、7.53(s、1H)、7.03(br、2H)、6.00(m、1H)、5.56(s、6H)、5.10(dd、J=22.1、13.6Hz、2H).
4)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ピリジニル-κN)-4-メトキシメチル-フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-pyridinyl-κN)-4-methoxymethyl-phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 2c-1)
Figure 2023516242000024
ガラス培養チューブに化合物A(432mg、0.64mmol)と2-(3-ヒドロキシメチルフェニル)ピリジン(247mg、1.34mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:209mg;H NMR(400MHz、CDCl)δ9.21(d、J=5.6Hz、1H)、8.10(d、J=7.6Hz、1H)、7.85(d、J=8.0Hz、1H)、7.67(br、2H)、7.13(d、J=7.6Hz、1H)、7.04(t、J=6.0Hz、1H)、5.56(s、6H)、4.46(s、2H)、3.40(s、3H);13C NMR(100MHz、CDCl)δ166.53、165.11、155.09、144.37、138.98、137.07、132.58、130.48、123.80、122.44、119.12、77.45、74.91、57.98.
5)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ピリジニル-κN)-4-メトキシメチル-フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-pyridinyl-κN)-4-ethoxymethyl-phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 2c-2)
Figure 2023516242000025
ガラス培養チューブに化合物A(192mg、0.28mmol)と2-(3-ヒドロキシメチルフェニル)ピリジン(110mg、0.59mmol)を入れ、エタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:86mg;H NMR(400MHz、CDCl)δ9.20(d、J=5.8Hz、1H)、8.09(d、J=7.5Hz、1H)、7.85(d、J=8.1Hz、1H)、7.67(br、2H)、7.13(d、J=7.4Hz、1H)、7.03(t、J=6.7Hz、1H)、5.56(s、6H)、4.50(s、2H)、3.55(q、J=7.0Hz、2H)、1.24(t、J=7.0Hz、3H);13C NMR(100MHz、CDCl)δ166.60、164.95、155.06、144.33、138.94、137.03、132.97、130.56、123.84、122.37、119.11、77.43、72.95、65.45、15.30.
6)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ピリジニル-κN)-4-メトキシエタノールメチル-フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-pyridinyl-κN)-4-methoxyethanolmethyl-phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 2c-3)
Figure 2023516242000026
ガラス培養チューブに化合物A(188mg、0.28mmol)と2-(3-ヒドロキシメチルフェニル)ピリジン(108mg、0.58mmol)を入れ、エチレングリコールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:91mg;H NMR(400MHz、CDCl)δ9.21(d、J=5.1Hz、1H)、8.10(d、J=7.6Hz、1H)、7.85(d、J=7.6Hz、1H)、7.69(br、2H)、7.13(d、J=7.5Hz、1H)、7.04(t、J=6.5Hz、1H)、5.56(s、6H)、4.56(s、2H)、3.76(br、2H)、3.62(br、2H)、2.01(t、J=5.9Hz、1H);13C NMR(100MHz、CDCl)δ166.45、165.36、155.12、144.45、139.09、137.11、132.33、130.55、123.91、122.51、119.13、77.48、73.53、71.10、61.97.
C-N complex 2c-1、2c-2、2c-3の場合には、リガンドのベンジルアルコールが、使用した溶媒で置換されたオスミウム錯体の生成物を得ることができた。
7)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ピリジニル-κN)-5-メチル-フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-pyridinyl-κN)-5-methyl-phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 3a)
Figure 2023516242000027
ガラス培養チューブに化合物A(447mg、0.66mmol)と2-(4-メチルフェニル)ピリジン(223mg、1.32mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:289mg;H NMR(400MHz、CDCl)δ9.17(d、J=5.2Hz、1H)、7.96(s、1H)、7.76(d、J=8.1Hz、1H)、7.64(t、J=7.7Hz、1H)、7.60(d、J=7.9Hz、1H)、6.98(t、J=6.6Hz、1H)、6.88(d、J=7.9Hz、1H)、5.57(s、6H)、2.39(s、3H);13C NMR(100MHz、CDCl)δ166.78、165.60、155.05、141.81、140.53、139.67、137.07、124.28、124.14、121.99、118.80、77.42、21.83.
8)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ピリジニル-κN)-5-メトキシ-フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-pyridinyl-κN)-5-methoxy-phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 3b)
Figure 2023516242000028
ガラス培養チューブに化合物A(119mg、0.17mmol)と2-(4-メトキシフェニル)ピリジン(65mg、0.35mmol)を入れ、エチレングリコールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を6時間160℃で還流させる。反応終結後、溶媒であるエチレングリコールを減圧下で加熱して除去する。溶媒が除去された固体をメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:75mg;H NMR(400MHz、CDCl)δ9.10(d、J=5.3Hz、1H)、7.60(m、4H)、6.90(t、J=6.0Hz、1H)、6.58(dd、J=8.5、2.3Hz、1H)、5.52(s、6H)、3.86(s、3H);13C NMR(100MHz、CDCl)δ167.29、166.23、160.79、154.94、137.53、136.99、125.59、123.23、121.31、118.44、109.28、77.41、55.22.
9)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ピリジニル-κN)-5-ホルミル-フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-pyridinyl-κN)-5-formyl-phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 3c)
Figure 2023516242000029
ガラス培養チューブに化合物A(483mg、0.71mmol)と2-(4-ホルミルフェニル)ピリジン(261mg、1.42mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去する。アルミナろ過後、得られた固体をアセトニトリルに溶かした後、水を入れて一晩80℃で攪拌させた後に溶媒を除去して最終生成物を得た。質量回収:353mg;H NMR(400MHz、CDCl)δ10.05(s、1H)、9.26(d、J=5.8Hz、1H)、8.57(d、J=1.5Hz、1H)、7.91(d、J=8.1Hz、1H)、7.81(d、J=8.0Hz、1H)、7.74(td、J=8.1、1.5Hz、1H)、7.54(dd、J=8.0、1.6Hz、1H)、7.14(ddd、J=7.3、5.8、1.4Hz、1H)、5.62(s、6H);13C NMR(100MHz、CDCl)δ193.24、165.30、165.25、155.53、150.08、140.86、137.45、136.63、124.20、124.17、123.74、120.27、77.86.
10)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ピリジニル-κN)-5-メタンアミン-フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-pyridinyl-κN)-5-methaneamine-phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 3c)
Figure 2023516242000030
ガラス培養チューブに化合物A(353mg、0.52mmol)と4-ピリジニル-2-イル-ベンジルアミン(267mg、1.04mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却する。生成された沈殿物は減圧ろ過で除去し、過量のメチレンクロリドとメタノールで洗浄した後、濾液を集める。濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体は中性アルミナを用いてカラムクロマトグラフィーで精製した。カラムはメチレンクロリドとアセトニトリルを用いて不純物を除去した後、メタノールを展開液として使用して最終生成物312mgを得た。この時得られた生成物は追加精製なく次の反応を行った。
11)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-[4-カルボン酸メチルエステルピリジニル]-κN)-3-メトキシフェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-[4-carboxlicacidmethylesterpyridnyl]-κN)-3-methoxyphenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 4)
Figure 2023516242000031
ガラス培養チューブに化合物A(155mg、0.23mmol)と2-(2-メトキシフェニル)-4-ピリジンカルボキシル酸エステル(111mg、0.46mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を24時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:98mg;H NMR(400MHz、CDCl)δ9.21(d、J=5.6Hz、1H)、8.10(d、J=7.6Hz、1H)、7.85(d、J=8.0Hz、1H)、7.67(d、J=9.4Hz、2H)、7.13(d、J=7.6Hz、1H)、7.04(t、J=6.0Hz、1H)、5.56(s、4H)、5.30(s、1H)、4.46(s、2H)、3.40(s、2H);13C NMR(100MHz、CDCl)δ169.34、166.68、165.19、159.28、155.42、137.50、131.70、131.62、131.58、123.84、120.47、105.63、78.22、55.11、52.89.
12)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-チアゾリル-κN)フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-thiazolyl-κN)phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 5)
Figure 2023516242000032
ガラス培養チューブに化合物A(267mg、0.39mmol)と2-フェニルチアゾール(138mg、0.86mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を48時間80℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:168mg;H-NMR(400MHz、CDCl):δ=8.14(d、J=7.4Hz、1H)、8.02(d、J=3.6Hz、1H)、7.59(d、J=7.8Hz、1H)、7.24(d、J=3.6Hz、1H)、7.14(t、J=6.9Hz、1H)、7.03(t、J=7.4Hz、1H)、5.56(s、6H);13C-NMR(100MHz、CDCl):δ=178.08、165.24、144.71、140.42、139.42、130.74、124.77、123.32、117.84、76.86.
13)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-ベンゾチアゾリル-κN)フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-benzothiazolyl-κN)phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 6)
Figure 2023516242000033
ガラス培養チューブに化合物A(366mg、0.54mmol)と2-フェニルベンゾチアゾール(251mg、1.19mmol)を入れ、エタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を48時間100℃で還流させた。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:148mg;H-NMR(400MHz、CDCl):δ=8.22(d、J=7.5Hz、1H)、8.18(d、J=8.3Hz、1H)、7.88(d、J=8.0Hz、1H)、7.78(d、J=7.5Hz、1H)、7.63(t、J=7.7Hz、1H)、7.47(t、J=7.6Hz、1H)7.20(t、J=7.4Hz、1H)、7.11(t、J=7.4Hz、1H)5.75(s、6H);13C-NMR(100MHz、CDCl):δ=178.08、165.24、144.71、140.42、139.42、130.74、124.77、123.32、117.84、77.48、77.16、76.8676.84.
14)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(1-メチル-ベンゾイミダゾール-κN)フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(1-Methyl-benzoimidazole-κN)phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 7a)
Figure 2023516242000034
ガラス培養チューブに化合物A(100mg、0.15mmol)と1-メチル-2-フェニル-ベンゾイミダゾール(251mg、0.32mmol)を入れ、エタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を48時間100℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:59mg;H-NMR(400MHz、CDCl):δ=8.29(d、J=7.5Hz、1H)、7.86(d、J=7.8Hz、1H)、7.74(d、J=8.1Hz、1H)、7.40(m、3H)、7.19(t、J=7.3Hz、1H)、7.10(t、J=7.5Hz、1H)5.75(s、6H)、4.16(s、3H);13C-NMR(100MHz、CDCl):δ=167.44、162.08、140.83、140.41、136.05、134.27、130.38、124.52、123.64、123.52、123.09、117.36、110.05、76.26、31.90.
15)(η6-ベンゼン)クロロ[2-(2-[1-アリル-ベンズイミダゾール]-κN)フェニル-κC]オスミウム{(η6-Benzene)chloro[2-(2-[1-allyl-benzimidazole]-κN)phenyl-κC]osmium}の合成(C-N complex 7b)
Figure 2023516242000035
ガラス培養チューブに化合物A(129mg、0.19mmol)と1-メチル-2-フェニル-ベンゾイミダゾール(98mg、0.42mmol)を入れ、エタノールを入れて混合溶液を作る。混合溶液を48時間100℃で還流させる。反応終結後、反応混合物は常温に冷却し、生成された沈殿物は減圧ろ過で除去する。ろ過後、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去し、得られた固体はメチレンクロリドを展開液として使用してアルミナカラムクロマトグラフィーで精製した。カラム管の黄色帯を集めて減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、最終生成物を得た。質量回収:25mg;H NMR(400MHz、CDCl)δ=8.29(d、J=7.5Hz、1H)、7.75(d、J=7.9Hz、1H)、7.68(d、J=7.8Hz、1H)、7.46-7.35(m、3H)、7.17(t、J=7.4Hz、1H)、7.07(t、J=7.5Hz、1H)、6.19-6.05(m、1H)、5.72(s、6H)、5.31(d、J=10.2Hz、1H)、5.25-5.03(m、3H)。13C NMR(100MHz、CDCl)δ=167.47、161.81、140.78、140.24、135.60、133.52、130.75、130.30、124.49、123.73、123.57、123.00、118.32、117.34、110.02、76.18、46.87.
3.第3段階
第3段階は、第2段階でC-Nリガンドを導入したオスミウム錯体に同一なN-Nリガンド二つを導入する過程である。提案された合成方法を通じて図3a-cのような化学式1に該当する様々なオスミウム有機金属錯体を合成した。生成された有機金属錯体は、ESI-MSを通じて合成された結果と物質の酸化状態を決定した。収率は高い酸化状態による基準で計算した。
サイクリックボルタンメトリー(Cyclic voltammograms(CV))の測定は、Os-complex 1~7、そしてOs-complex 8の場合、Palmsens社のEmStatのモデルを通じて測定し、Os-complex 8、そしてOs-complex 10~20の場合、CH Instruments社のCHI1040Cのモデルを通じて測定した。Ag/AgCl基準電極として使用し、炭素ガラス電極を作動電極とし、Pt電極を対電極にして10mV/sの走査速度(スキャン速度)で測定した。対イオンがPF である物質は0.1MのTBAPのアセトニトリル溶液で3mg/mLの濃度で測定した。対イオンがClである物質の濃度は一定でない状態で測定した。その結果を下記表1および図5~図25に示した。
[開始物質C-N complexで一般式[Os(C-N)(N-N)]のオスミウム有機金属錯体合成]
1)Os-complex 1の合成
[Os(2-(1-メチル-イミダゾール-κN)フェニル-κC)(ビチアゾール)]2PF ([Os(2-(1-Methyl-imidazole-κN)phenyl-κC)(bithiazole)]2PF
Figure 2023516242000036
ガラス培養チューブにC-N complex 1(40mg、0.065mmol)とビチアゾール(22mg、0.13mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で24時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。溶液に生じる沈殿物は減圧してろ過し蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して固体を得る。残余リガンドを除去するために追加的にメチレンクロリドを用いたアルミナフィルターの過程を行った後、メチレンクロリド/ジエチルエーテルを用いて沈殿を作って対イオンがPF である生成物を得た(28mg、44%)。対イオンを再びClで置換するために前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]2217OsS:685.00 Found:685.08[M]、342.58[M]2+
2)Os-complex 2の合成
[Os(2-(1-メチル-イミダゾール-κN)フェニル-κC)(ビピリジン)]2PF ([Os(2-(1-Methyl-imidazole-κN)phenyl-κC)(bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000037
ガラス培養チューブにC-N complex 1(60mg、0.097mmol)とビピリジン(31mg、0.194mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で24時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。溶液に生じる沈殿物をろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルを用いて洗浄して固体を得る。残余リガンドを除去するために追加的にメチレンクロリドを用いたアルミナフィルターの過程を行った後、メチレンクロリド/ジエチルエーテルを用いて沈殿を作って、対イオンがPF である最終生成物を得た。(61mg、67%)対イオンを再びClで置換するために前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]3025Os:661.18 Found:661.33[M]、330.67[M]2+
3)Os-complex 3の合成
[Os(2-(2-ピリジン-κN)フェニル-κC)(1,1’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)]2PF ([Os(2-(2-pyridine-κN)phenyl-κC)(1,1’-dimethyl-2,2’-bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000038
ガラス培養チューブにC-N complex 2a(120mg、0.26mmol)と1,1’-ジメチル-2,2’-ビピリジン(96mg、0.52mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で3時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。溶液に生じる沈殿物をろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(108mg、92%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]2320OsS:654.07 Found:654.00[M]
4)Os-complex 4の合成
[Os(2-(2-ピリジン-κN)フェニル-κC)(2-チアゾール-2-イル-4,5-ジヒドロ-オキサゾール)]2PF ([Os(2-(2-pyridine-κN)phenyl-κC)(2-Thiazol-2-yl-4,5-dihydro-oxazole)]2PF
Figure 2023516242000039
ガラス培養チューブにC-N complex 2a(56mg、0.12mmol)と2-チアゾール-2-イル-4,5-ジヒドロ-オキサゾール(37mg、0.24mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で36時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(85mg、74%)対イオンを再びClで置換するために前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]2320OsS:654.07 Found:654.00[M]、327.08[M]2+
5)Os-complex 5の合成
[Os(2-(2-ピリジン-κN)フェニル-κC)(2-ピリジン-2-イル-ベンゾチアゾール)]PF ([Os(2-(2-pyridine-κN)phenyl-κC)(2-Pyridin-2-yl-benzothiazole)]PF
Figure 2023516242000040
ガラス培養チューブにC-N complex 2a(63mg、0.14mmol)と2-ピリジン-2-イル-4,5-ベンゾチアゾール(58mg、0.28mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で24時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(115mg、92%)対イオンを再びClで置換するために前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]2320OsS:654.07Found:654.00[M]、327.08[M]2+
6)Os-complex 6の合成
[Os(2-(2-ピリジン-κN)フェニル-κC)(2-ピリジン-2-イル-ベンゾオキサゾール)]PF ([Os(2-(2-pyridine-κN)phenyl-κC)(2-Pyridin-2-yl-benzooxazole)]PF
Figure 2023516242000041
ガラス培養チューブにC-N complex 2a(63mg、0.15mmol)と2-ピリジン-2-イル-4,5-ベンゾオキサゾール(59mg、0.30mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で24時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。溶液に生じる沈殿物をろ過し、生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(65mg、50%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]3524Os:738.15 Found:738.33[M]
7)Os-complex 7の合成
[Os(2-(2-チアゾール-κN)フェニル-κC)(1、1’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)]2PF ([Os(2-(2-thiazole-κN)phenyl-κC)(1、1’-dimethyl-2,2’-bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000042
ガラス培養チューブにC-N complex 5(50mg、0.11mmol)と2-ピリジン-2-イル-4,5-ベンゾオキサゾール(40mg、0.22mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で4時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(69mg、64%)対イオンを再びClで置換するために前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]3330OsS:720.18 Found:720.33[M]、360.25[M]2+
8)Os-complex 8の合成
[Os(2-(2-チアゾール-κN)フェニル-κC)(4,5-ジアザフルオレンオン)]PF ([Os(2-(2-thiazole-κN)phenyl-κC)(4,5-Diazafluorenone)]PF
Figure 2023516242000043
ガラス培養チューブにC-N complex 5(35mg、0.075mmol)と4,5-ジアザフルオレノン(28mg、0.15mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で24時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(58mg、90%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]3118OsS:716.078 Found:716.079[M]
9)Os-complex 9の合成
[Os(2-(1-メチル-ベンゾイミダゾール-κN)フェニル-κC)(ビピリジン)]2PF ([Os(2-(1-Methyl-benzoimidazole-κN)phenyl-κC)(bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000044
ガラス培養チューブにC-N complex 7a(45mg、0.098mmol)とビピリジン(31mg、0.196mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で12時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(58mg、59%)対イオンを再びClで置換するために前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]3427Os:711.191 Found:711.33[M]、355.75[M]2+
10)Os-complex 10の合成
[Os(2-(2-[1-アリル-ベンズイミダゾール]-κN)フェニル-κC)(4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)]2PF ([Os(2-(2-[1-allyl-benzimidazole]-κN)phenyl-κC)(4,4’-dimethyl-2,2’-bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000045
ガラス培養チューブにC-N complex 7b(50mg、0.093mmol)と4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン(36mg、0.196mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で6時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(74mg、74%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]4037Os:793.269 Found:793.42[M]、396.75[M]2+
11)Os-complex 11の合成
[Os(2-(2-ピリジニル-κN)-4-アリル-フェニル-κC)(4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)]2PF ([Os(2-(2-pyridinyl-κN)-4-allyl-phenyl-κC)(4,4’-dimethyl-2,2’-bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000046
ガラス培養チューブにC-N complex 2b(155mg、0.31mmol)と4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン(175mg、0.64mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で4時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(267mg、82%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(Low resolution):Calcd for cation[M]3836Os:754.259 Found:754.42[M]、377.25[M]2+
12)Os-complex 12の合成
[Os(2-(2-ピリジニル-κN)-4-アリル-フェニル-κC)(ビピリジン)]2PF ([Os(2-(2-pyridinyl-κN)-4-allyl-phenyl-κC)(bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000047
ガラス培養チューブにC-N complex 2b(163mg、0.33mmol)とビピリジン(102mg、0.66mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で6時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(220mg、68%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]3428Os:698.1954 Found:698.1954[M]、349.0974[M]2+
13)Os-complex 13の合成
[Os(2-(2-ピリジニル-κN)-5-メタンアミン-フェニル-κC)(ビピリジン)]2PF ([Os(2-(2-pyridinyl-κN)-5-methaneamine-phenyl-κC)(bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000048
ガラス培養チューブにC-N complex 3d(226mg、0.46mmol)とビピリジン(145mg、0.93mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で15時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(306mg、68%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]3227Os:687.1912 Found:687.1908[M]、343.5948[M]2+、335.5856[M-NH2+
14)Os-complex 14の合成
[Os(2-(2-ピリジニル-κN)-5-メタンアミン-フェニル-κC)(4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)]2PF ([Os(2-(2-pyridinyl-κN)-5-methaneamine-phenyl-κC)(4,4’-dimethyl-2,2’-bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000049
ガラス培養チューブにC-N complex 3d(267mg、0.55mmol)と4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン(305mg、1.10mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で6時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(375mg、66%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]3635Os:743.2538 Found:743.2532[M]、371.6262[M]2+、363.6172[M-NH2+
15)Os-complex 15の合成
[Os(2-(2-ピリジニル-κN)-5-メタンアミン-フェニル-κC)(4,4’-ジメトキシ-2,2’-ビピリジン)]2PF ([Os(2-(2-pyridinyl-κN)-5-methaneamine-phenyl-κC)(4,4’-dimethoxy-2,2’-bipyridine)]2PF
Figure 2023516242000050
ガラス培養チューブにC-N complex 3d(179mg、0.37mmol)と4,4’-ジメトキシ-2,2’-ビピリジン(159mg、0.74mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で5時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(228mg、57%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]3635Os:807.2334 Found:807.2330[M]、403.6158[M]2+、376.2595[M-NH2+
16)Os-complex 16の合成
[Os(2-(2-ピリジニル-κN)-5-メタンアミン-フェニル-κC)(ビチアゾール)]2PF ([Os(2-(2-pyridinyl-κN)-5-methaneamine-phenyl-κC)(bithiazole)]2PF
Figure 2023516242000051
ガラス培養チューブにC-N complex 3d(137mg、0.28mmol)とビチアゾール(95mg、0.56mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で12時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(124mg、44%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]2419OsS:711.0169 Found:711.0163[M]、355.5080[M]2+、347.4955[M-NH2+
17)Os-complex 17の合成
[Os(2-(2-ピリジニル-κN)-5-ホルミル-フェニル-κC)(ビピリジン)]PF ([Os(2-(2-pyridinyl-κN)-5-formyl-phenyl-κC)(bipyidine)]PF
Figure 2023516242000052
ガラス培養チューブにC-N complex 3c(67mg、0.14mmol)とビピリジン(43mg、0.28mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で15時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。(91mg、79%)対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]3224OOs:686.1585 Found:686.1591[M]
18)Os-complex 18の合成
[Os(2-(2-ピリジニル-κN)-5-ホルミル-フェニル-κC)(4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)]Cl ([Os(2-(2-pyridinyl-κN)-5-formyl-phenyl-κC)(4,4’-dimethyl-2,2’-bipyridine)]Cl)
Figure 2023516242000053
ガラス培養チューブにC-N complex 3c(102mg、0.21mmol)と4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン(77mg、0.43mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で3時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。(131mg、70%)ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]3632OOs:742.2211 Found:742.2217[M]
19)Os-complex 19の合成
[Os(2-(2-ピリジン-κN)-5-メチル-フェニル-κC)(4-メチル-4’-カルバルデヒド-2,2’-ビピリジン)]2Cl ([Os(2-(2-pyridine-κN)-5-methyl-phenyl-κC)(4-methyl-4’-carbaldehyde-2,2’-bipyridine)]2Cl)
Figure 2023516242000054
ガラス培養チューブにC-N complex 2a(60mg、0.13mmol)と4-メチル-4’-カルボアルデヒド-2,2’-ビピリジン(52mg、0.26mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で15時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、蒸留水に再び溶かした後、100℃で18時間攪拌して溶媒を除去し、対イオンがClである生成物を得た。(101mg、95%)ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]3528Os:742.1858 Found:742.1854[M] 774.2117[M+MeOH] 806.2367[M+2MeOH]
20)Os-complex 20の合成
[Os(2-(2-ピリジン-κN)フェニル-κC)(4-メチル-4’-カルバルデヒド-2,2’-ビピリジン)]2Cl ([Os(2-(2-pyridine-κN)phenyl-κC)(4-methyl-4’-carbaldehyde-2,2’-bipyridine)]2Cl)(Os-complex 20)
Figure 2023516242000055
ガラス培養チューブにC-N complex 3a(73mg、0.16mmol)と4-メチル-4’-カルボアルデヒド-2,2’-ビピリジン(61mg、0.31mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で15時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、蒸留水に再び溶かした後、100℃で18時間攪拌して溶媒を除去し、対イオンがClである生成物を得た。(92mg、72%)ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]3630Os:756.2014 Found:756.2014[M]、788.2275[M+MeOH]、820.2534[M+2MeOH]、394.1133[M+MeOH]2+、410.1262[M+2MeOH]2+
21)Os-complex 21の合成
[Os(2-(2-ピリジン-κN)フェニル-κC)(4-メトキシ-4’-カルバルデヒド-2,2’-ビピリジン)]2Cl ([Os(2-(2-pyridine-κN)phenyl-κC)(4-metoxy-4’-carbaldehyde-2,2’-bipyridine)]2Cl)(Os-complex 21)
Figure 2023516242000056
ガラス培養チューブにC-N complex 3b(61mg、0.12mmol)と4-メトキシ-4’-カルボアルデヒド-2,2’-ビピリジン(50mg、0.25mmol)を入れ、メタノールを入れて混合溶液を作る。その後、アルゴン気体を10分間吹き込んでガラス培養チューブ内をアルゴン雰囲気にした後、80℃で15時間還流させる。蒸留水に過量のヘキサフルオロホスフェートアンモニウム塩(NHPF)を入れて飽和された溶液に反応が終わった溶液を徐々に落とす。生成された沈殿物はろ過し、蒸留水と過量のジエチルエーテルで洗浄して、対イオンがPF である最終生成物を得た。対イオンを再びClで置換するために、前記生成物を少量(~1mL)のアセトニトリルに溶かした後、Dowex 1×4 chlorideレジンと共に過量の蒸留水(25mL)で24時間攪拌した。レジンは減圧ろ過で除去し、濾液は減圧蒸留を用いて溶媒を除去した後、蒸留水に再び溶かした後、100℃で18時間攪拌し溶媒を除去して、対イオンがClである生成物を得た。(83mg、79%)ESI-MS(HIgh resolution):Calcd for cation[M]3630Os:772.196;Found:804.222[M+CHOH]、836.248[M+2CHOH]、418.124[M+2CHOH]2+
Figure 2023516242000057
Figure 2023516242000058
Figure 2023516242000059
Figure 2023516242000060
Figure 2023516242000061
Figure 2023516242000062

Claims (20)

  1. 下記の化学構造式を有する電子伝達媒介体として有用な遷移金属錯体:
    Figure 2023516242000063
    上記式中、MはFe、Co、Ru、Os、RhおよびIrからなる群より選択される一つであってもよく;
    αは1~3の整数であり;
    C-Nはフェニル環および一つ以上の窒素原子を有するヘテロ環を含むバイデンテートリガンドであり;
    N-Nは窒素原子を含むヘテロ環であるバイデンテートリガンドであり;
    mは-1~-5または1~5を示す負電荷あるいは正電荷であり;
    dは0~2の整数であり;
    Xは対イオン(counter ion)である。
  2. 前記MはOsである、請求項1に記載の遷移金属錯体。
  3. 前記対イオンはF、Cl、Br、IおよびPFからなる群より選択されるものである、請求項1に記載の遷移金属錯体。
  4. 前記遷移金属錯体は下記化学式2~4のうちのいずれか一つの構造を有する化合物のうちの一つである、請求項1に記載の遷移金属錯体:
    Figure 2023516242000064
    Figure 2023516242000065
    Figure 2023516242000066
    上記式中、MはFe、Co、Ru、Os、RhおよびIrからなる群より選択される一つであってもよく;
    mは-1~-5または1~5を示す負電荷あるいは正電荷であり;
    dは0~2の整数であり;
    Xは対イオン(counter ion)である。
  5. 前記C-Nリガンドは下記のような化学式5の構造で示されるものである、請求項1に記載の遷移金属錯体:
    Figure 2023516242000067
    上記式中、Lは窒素原子を一つ以上含むヘテロ環であり、前記ヘテロ環の2番位置でフェニル環と連結されており、;
    はヘテロ環式化合物Lcの全ての官能基であり;
    、R、R、R、Rはそれぞれ独立して、-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO、-CN、-C(=O)H、-COH、-SOH、-NHNH、-SH、-OH、-NH、置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル、置換もしくは非置換のアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のジアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のアルコキシ、置換もしくは非置換のアルキルアミノ、置換もしくは非置換のジアルキルアミノ、置換もしくは非置換のアルカニルアミノ、置換もしくは非置換のアリールカルボキシアミド、置換もしくは非置換のヒドラジノ、置換もしくは非置換のアルキルヒドラジノ、置換もしくは非置換のヒドロキシアミノ、置換もしくは非置換のアルコキシアミノ、置換もしくは非置換のアルキルチオ、置換もしくは非置換のアルケニル、置換もしくは非置換のアリールおよび置換もしくは非置換のアルキルからなる群より選択されるものであってもよく;
    は遷移金属と配位する部分である。
  6. 前記化学式5のC-Nリガンドは、次の構造から選択されるものである、請求項5に記載の遷移金属錯体:
    Figure 2023516242000068
  7. 前記N-Nリガンドは下記のような化学式6の構造で示されるものである、請求項1に記載の遷移金属錯体:
    Figure 2023516242000069
    上記式中、LN1およびLN2はそれぞれ独立して、窒素原子を一つ以上含むヘテロ環であって、LN1とLN2はそれぞれ前記ヘテロ環の2番位置で互いに連結されており、;
    前記Rはヘテロ環であるLN1およびLN2の官能基であり、それぞれ-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO、-CN、-C(=O)H、-COH、-SOH、-NHNH、-SH、-OH、-NHまたは置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル、置換もしくは非置換のアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のジアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のアルコキシ、置換もしくは非置換のアルキルアミノ、置換もしくは非置換のジアルキルアミノ、置換もしくは非置換のアルカニルアミノ、置換もしくは非置換のアリールカルボキシアミド、置換もしくは非置換のヒドラジノ、置換もしくは非置換のアルキルヒドラジノ、置換もしくは非置換のヒドロキシアミノ、置換もしくは非置換のアルコキシアミノ、置換もしくは非置換のアルキルチオ、置換もしくは非置換のアルケニル、置換もしくは非置換のアリール、置換もしくは非置換のアルキルであってもよいか、または
    前記LN1およびLN2にそれぞれ連結されている2種のRが互いに連結されてLN1およびLN2と共に置換もしくは非置換の3環のヘテロ環を形成することができ、
    この時、前記LN1およびLN2にそれぞれ連結されている2種のRが互いに連結されて形成される環は5員~7員の環であってもよく、前記5員~7員の環はoxo(=O)、-COH、-SOH、-NHNH、-SH、-OH、-NHまたは置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル、置換もしくは非置換のアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のジアルキルアミノカルボニル、置換もしくは非置換のアルコキシ、置換もしくは非置換のアルキルアミノ、置換もしくは非置換のジアルキルアミノ、置換もしくは非置換のアルカニルアミノ、置換もしくは非置換のアリールカルボキシアミド、置換もしくは非置換のヒドラジノ、置換もしくは非置換のアルキルヒドラジノ、置換もしくは非置換のヒドロキシアミノ、置換もしくは非置換のアルコキシアミノ、置換もしくは非置換のアルキルチオ、置換もしくは非置換のアルケニル、置換もしくは非置換のアリール、置換もしくは非置換のアルキルで置換されるかまたは非置換であってもよい。
  8. 前記化学式6のN-Nリガンドは次の構造から選択されるものである、請求項7に記載の遷移金属錯体:
    Figure 2023516242000070
  9. 前記化学式1の化合物は次の化合物からなる群より選択されるものである、請求項1に記載の遷移金属錯体:
    Figure 2023516242000071
    Figure 2023516242000072
    Figure 2023516242000073
  10. 対イオンがアンモニウムである遷移金属のハロゲン化塩を用いて遷移金属の二量体を合成する段階;前記遷移金属の二量体にC-Nリガンドを導入してC-N複合体を製造する段階;前記C-N複合体にN-Nリガンドを導入して化学式1の遷移金属錯体を製造する段階を含むことを特徴とする請求項1による遷移金属錯体の製造方法。
  11. i)対イオンがアンモニウムである遷移金属のハロゲン化塩としてヘキサクロロオスミウムアンモニウム塩を1,3-シクロヘキサジエンと反応させてオスミウム二量体である化学式7のビス[(η-ベンゼン)ジクロロジオスミウム[(η-bz)OsClを製造する段階;
    ii)前記段階i)で製造されたビス[(η-ベンゼン)ジクロロジオスミウム[(η-bz)OsClにC-Nリガンドを導入してC-N複合体を製造する段階;および
    iii)前記段階ii)で製造されたC-N複合体にN-Nリガンドを導入して前記化学式1の遷移金属錯体を製造する段階、
    を含む請求項1による化学式1の遷移金属錯体の製造方法:
    Figure 2023516242000074
  12. 段階i)のヘキサクロロオスミウムアンモニウム塩に対して1,3-シクロヘキサジエンを7~10当量使用し、反応温度は90~100℃であり、反応時間は48~72時間である、請求項11に記載の遷移金属錯体の製造方法。
  13. 前記C-Nリガンドは化学式7のオスミウム二量体に対して2当量~4当量使用し、反応温度は80~160℃であり、反応時間は6~48時間である、請求項11に記載の遷移金属錯体の製造方法。
  14. 前記C-N複合体は次の化合物からなる群より選択される構造を有するものである、請求項11に記載の遷移金属錯体の製造方法:
    Figure 2023516242000075
    Figure 2023516242000076
    Figure 2023516242000077
  15. 前記N-Nリガンドは化学式7のオスミウム二量体に対して2当量~2.2当量使用し、反応温度は70~90℃であり、反応時間は3~36時間である、請求項11に記載の遷移金属錯体の製造方法。
  16. 請求項1~9のうちのいずれか一項による遷移金属錯体を電子伝達媒介体として含む装置。
  17. 前記装置は電気化学的バイオセンサである、請求項16に記載の装置。
  18. 前記装置は挿入可能なものである、請求項16に記載の装置。
  19. 液体性生体試料を酸化還元させることができる酵素;および
    請求項1~9のうちのいずれか一項の遷移金属錯体を電子伝達媒介体として含む電気化学的バイオセンサ用センシング膜。
  20. 前記酵素は
    脱水素酵素(dehydrogenase)、酸化酵素(oxidase)、およびエステル化酵素(esterase)からなる群より選択された1種以上の酸化還元酵素;または
    脱水素酵素、酸化酵素、およびエステル化酵素からなる群より選択された1種以上の酸化還元酵素とフラビンアデニンジヌクレオチド(flavin adenine dinucleotide、FAD)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(nicotinamide adenine dinucleotide、NAD)、およびピロロキノリンキノン(Pyrroloquinoline quinone、PQQ)からなる群より選択された1種以上の補助因子を含むものである、請求項19に記載の電気化学的バイオセンサ用センシング膜。
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