JP4004976B2

JP4004976B2 - フラーレン誘導体

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Publication number: JP4004976B2
Application number: JP2003056084A
Authority: JP
Inventors: 豊高口
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2023-03-03
Also published as: JP2004262867A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光線力学療法剤、抗エイズ薬、およびドラッグデリバリーシステム等の医薬品、ならびに太陽電池電極、フォトリフラクティグポリマー、およびエレクトロルミネセンス（ＥＬ）材料等の複合材料におけるフラーレン源として利用されるフラーレン誘導体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フラーレンを複合材料系へと導入すると、その高い電子受容能力に由来する機能の向上が見られることが報告されている（非特許文献１）。ただし、フラーレンの溶解性の低さ、様々な材料との親和力の低さ、分散のしにくさが妨げとなり、フラーレンをドープできる量がごく微量に留まっていた。また、上記非特許文献１では、例えば、ある種のフラーレン誘導体が、強力なＨＩＶプロテアーゼの阻害活性を持っていることが報告されている。しかしながら、そのフラーレン誘導体の合成の困難さが実用化への妨げになっていた。
【０００３】
また、例えば、非特許文献２では、フラーレンとデンドリマーとからなるフラーレン誘導体（いわゆる、フラロデンドリマー）を、Hirsch-Bingel反応により合成できることが開示されている。この非特許文献２におけるフラーレン誘導体は、合成する際に原料以外に多数の反応試薬が必要である。したがって、工業化する上で制約が大きく、さらに、そのフラーレン誘導体の精製も困難なものであった。また、上記のフラーレン誘導体では、フラーレンを自由に着脱することができなかった。
【０００４】
また、フラーレンを自由に着脱することができるフラーレン誘導体としては、フラーレンとアントラセンとを付加反応させたものがある。このような、フラーレンとアントラセンとの付加反応は数多く報告されている（例えば、非特許文献３〜７）。しかしながら、収率が低く機能性の高いフラーレン誘導体の合成へと応用することができなかった。
【０００５】
なお、本発明者らも、フラーレンとアントラセンとの付加反応により合成した、フラーレン誘導体を報告している（非特許文献８〜１３）。特に、本発明者らは、非特許文献１３において、２位にデンドリマー型置換基を持つアントラセンを用いたフラーレン誘導体の合成を報告している。
【０００６】
【非特許文献１】
大澤映二ほか編著、“炭素第三の同素体フラーレンの化学”季刊化学総説,43、学会出版センター（1999）
【０００７】
【非特許文献２】
A. Hirsch et al., Topics in Current Chemistry, 217, 51 (2001)
【０００８】
【非特許文献３】
Y. Murata et al., J. Org. Chem., 64, 3483 (1999)
【０００９】
【非特許文献４】
Kraeuteer B. et al., Chem Eur J.7,3223-3235(2001)
【００１０】
【非特許文献５】
Duarte-Ruiz A. et al., Helv Chim Acta 84,2167-2177(2002)
【００１１】
【非特許文献６】
Klemt R. et al., Acta. Chem. Scand. 50,1050-1059(1996)
【００１２】
【非特許文献７】
Schlueter J.A. et al., J. Chem. Soc, Chem. Commun. II,972-974(1993)
【００１３】
【非特許文献８】
高口, 現代化学（東京化学同人）12, 54-60 (2002)
【００１４】
【非特許文献９】
高口ら, 高分子学会予稿集 51,183(2002)
【００１５】
【非特許文献１０】
高口ら, 高分子加工 51,501-506(2002)
【００１６】
【非特許文献１１】
高口ら, 日本化学会講演予稿集 79,707(2001)
【００１７】
【非特許文献１２】
Takaguchi Y. et al., Angewandte Chemie. International Edition 41,817-819(2002)
【００１８】
【非特許文献１３】
高口ら, 日本化学会講演予稿集 81,1318(2002)
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各非特許文献では、所望の機能を有するフラーレン誘導体を簡便に合成するには至っていない。
【００２０】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、種々の機能性を付与することができるフラーレン誘導体の製造方法およびそのフラーレン誘導体を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のフラーレン誘導体の製造方法は、上記課題を解決するために、フラーレンに少なくとも１つの修飾アントラセンが付加しているフラーレン誘導体の製造方法において、フラーレンと、２、３、６、および７位の少なくとも一箇所に電子吸引基を有し、かつ該電子吸引基の少なくとも１つにスペーサを介して機能性官能基が結合している修飾アントラセンとを溶媒中にて混合することを特徴としている。
【００２２】
上記の方法によれば、フラーレンに少なくとも１つの修飾アントラセンが付加しているフラーレン誘導体において、上記修飾アントラセンが、２、３、６、および７位の少なくとも一箇所に電子吸引基を有し、該電子吸引基の少なくとも１つにスペーサを介して機能性官能基が結合しているフラーレン誘導体を製造することができる。なお、上記フラーレンは、Ｃ₆₀であることが好ましい。
【００２３】
上記の方法によれば、上記修飾アントラセンが２位、３位、６位、および７位の少なくとも１箇所に電子吸引基を有しているので、アントラセンの９位および１０位における反応性を活性化させることができる。さらに、アントラセンの２位、３位、６位および７位であれば、修飾アントラセンの９位および１０位に対する立体障害となりにくい。そのため、フラーレン誘導体の収率を向上させることができる。上記電子吸引基としては、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルホキシド基、およびスルホン酸エステル基から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００２４】
また、上記スペーサとしては、アルキル基およびデンドリマーが挙げられる。アルキル基としては、特に炭素数３以上のアルキル基が好ましい。また、デンドリマーの世代は特に限定されるものではないが、世代が上がるにつれ、その末端に結合することができる機能性官能基の数を増やすことができる。また、上記デンドリマーは、ポリアミドアミンデンドリマー、ポリフェニルエーテルデンドリマーまたはポリフェニルエステルデンドリマー等が挙げられる。
【００２５】
特に、スペーサとしてデンドリマーを用いた場合には、デンドリマーの中心核を電子吸引基に結合させることにより、中心核から枝分かれするというデンドリマーの構造上、修飾アントラセンにおける９位および１０位において、該デンドリマーが立体障害になりにくい。したがって、デンドリマーを用いることにより、機能性官能基の数を増やすことができるとともに、修飾アントラセンのフラーレンとの反応性の低下を抑制することができる。さらに、４級炭素を骨格に有するデンドリマーは、末端の数が増え、該末端に結合させることができる機能性官能基の数をより増やすことができる。さらに、上記スペーサにより、機能性官能基とアントラセンとの距離を確保することがきるため、機能性官能基としてかさ高い基を導入することができる。
【００２６】
また、上記機能性官能基としては、例えば、親水性官能基、疎水性官能基、酸化還元性官能基、分子認識能を有する官能基、重合性官能基、金属配位性官能基等、液晶性官能基等が挙げられ、官能基の種類に応じてフラーレン誘導体に種々の機能を持たせることができる。また、上記機能性官能基としては、カルボン酸誘導体、リン酸誘導体、ジフェニルセレニド誘導体、アルキル基、フッ素化アルキル基、アルコール基、アミン基、デンドリマー、および糖から選択される少なくとも１種であることが好ましく、メチルエステル基、ポリエチレンオキシド基、ジフェニルセレニド基、およびフルオロオクチル基が挙げられる。
【００２７】
また、製造時にフラーレンに対する修飾アントラセンの比を変えることにより、フラーレンに対して複数の修飾アントラセンが結合したフラーレン誘導体を得ることができる。さらに、フラーレンに機能性官能基が異なる修飾アントラセンを結合させることもできる。例えば、１つのフラーレンに対して親水性官能基を有する修飾アントラセンおよび疎水性官能基を有する修飾アントラセンとを結合させた場合には、両親媒性のフラーレン誘導体を得ることができる。
【００２８】
さらに、上記方法によれば、使用する試薬は、原料物質のフラーレン、修飾アントラセンおよび溶媒だけであるので、精製が容易である。また、温度条件は、４５℃程度でよく、フラーレン誘導体を容易に製造することができる。従って、上記方法は、工業的に利用価値が高いものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるフラーレン誘導体について説明すれば以下のとおりである。
【００３０】
本発明のフラーレン誘導体は、フラーレンＣ₆₀と修飾アントラセンにおける９位および１０位とが結合した構造を有し、以下の式（１）
【００３１】
【化１】

【００３２】
で表される化合物である。上記修飾アントラセンは、アントラセンの２位に電子吸引基Ｘを有し、この電子吸引基ＸにスペーサＹが結合し、さらに、スペーサＹの末端に種々の官能基Ｚが結合している化合物である。
【００３３】
上記フラーレン誘導体は、例えば４５℃程度の温和な条件の溶液中にて、原料物質であるフラーレンと修飾アントラセンとを混合させ、ディールス−アルダー反応により、簡便に製造することができる。また、フラーレンと修飾アントラセンとの比率を変化させることにより、フラーレンに対して、１個ないし６個の修飾アントラセンを導入することができる。つまり、本発明のフラーレン誘導体には、上記修飾アントラセンが、フラーレンに対して１個ないし６個結合したものも含まれる。また、電子吸引基Ｘ、スペーサＹおよび／または官能基Ｚが異なる修飾アントラセンを、順次混合することにより、異なる種類の修飾アントラセンを導入したフラーレン誘導体を製造することができる。上記ディールズアルダー反応により製造されたフラーレン誘導体は、熱による逆反応を生じさせることができ、フラーレンと、修飾アントラセンとの着脱が可能であるという機能を有している。つまり、上記フラーレン誘導体は、フラーレンの分子コンテナとして応用することができる。
【００３４】
上記のフラーレン誘導体の製造方法によれば、使用する試薬は、原料物質のフラーレン、修飾アントラセンおよび溶媒だけであるので、精製が容易である。また、温度条件は、４５℃程度でよく、フラーレン誘導体を容易に製造することができる。
【００３５】
また、上記修飾アントラセンは、２位に電子吸引基Ｘを有しているので、修飾アントラセンにおける９位および１０位における反応性が活性化し、フラーレンとの反応性が向上する。したがって、上記の製造方法によれば、フラーレン誘導体の収率を向上させることができる。なお、電子吸引基Ｘとしては、例えば、カルボニル基、エステル基、スルホキシド基、スルホン酸エステル基、アミド基等が挙げられる。中でも、アミド基が好ましい。
【００３６】
さらに、上記修飾アントラセンでは、電子吸引基Ｘに対してスペーサＹが結合している。しかしながら、電子吸引基Ｘは、修飾アントラセンの２位に結合しているため、スペーサＹが立体的にかさ高い場合でも、修飾アントラセンと、フラーレンとが結合するアントラセンの９位および１０位に対する立体障害となりにくい。したがって、フラーレン誘導体の収率を向上させることができる。
【００３７】
また、上記の修飾アントラセンではアントラセンの２位に電子吸引基Ｘが結合しているが、２位、３位、６位、および７位のうち少なくとも１箇所に電子吸引基Ｘを有していれば、同様にアントラセンの９位および１０位における反応性を活性化させることができる。さらに、アントラセンの２位、３位、６位および７位であれば、修飾アントラセンの９位および１０位に対する立体障害となりにくい。そのため、フラーレン誘導体の収率を向上させることができる。
【００３８】
また、スペーサＹとしては、例えば、アルキル基、デンドリマー、ポリエチレンオキシド（ポリエチレングリコール）等が挙げられる。アルキル基としては、炭素数３以上のものが好ましく、分岐しているものであってもよい。また、スペーサＹとしては、中でもデンドリマーが好ましく、デンドリマーの中心核を電子吸引基Ｘに結合させればよい。ここで、スペーサＹがデンドリマーであるフラーレン誘導体をフラロデンドリマーと呼ぶ。上記デンドリマーとしては、ポリアミドアミンデンドリマー、ポリフェニルエーテルデンドリマー、ポリフェニルエステルデンドリマー、ポリアミドデンドリマー等が挙げられる。また、デンドリマーの世代は特に限定されるものではないが、世代が上がるにつれ、その末端に結合することができる官能基Ｚの数を増やすことができる。また、デンドリマーの中心核を電子吸引基Ｘに結合させることにより、中心核から枝分かれするというデンドリマーの構造上、修飾アントラセンにおける９位および１０位において、該デンドリマーが立体障害になりにくい。したがって、デンドリマーを用いることにより、官能基の数を増やす効果および修飾アントラセンのフラーレンとの反応性の低下を抑制する効果の両方の効果が得られる。さらに、４級炭素を骨格に有するデンドリマーは、末端の数が増え、該末端に結合することができる官能基Ｚの数をより増やすことができる。
【００３９】
また、上記スペーサＹにより、官能基Ｚとアントラセンとの距離を確保することがきるため、官能基Ｚとしてかさ高い分子を導入することができる。
【００４０】
また、上記官能基Ｚとしては、例えば、親水性官能基、疎水性官能基、酸化還元性官能基、分子認識官能基、重合性官能基、金属配位性官能基、液晶性官能基等の機能性官能基が挙げられる。上記官能基Ｚとして、より具体的には、上記官能基Ｚとしては、例えば、カルボン酸誘導体、リン酸誘導体、アルキル基、フッ素化アルキル基、セレニド誘導体、ポリエチレンオキシド（ポリエチレングリコール）基等のアルコール基、アミン基、ビピリジン誘導体、フェナントレン誘導体、スチレン誘導体、アクリル酸誘導体、シアノビフェニル基、メトキシフェニル安息香酸エステル基、およびコレステリル基等の官能基；および、糖、ＤＮＡ、ポリアミドアミンデンドリマー、ポリフェニルエーテルデンドリマー、ポリフェニルエステルデンドリマー、ルテニウムビピリジン錯体、およびポルフィリン等の機能性分子が挙げられる。
【００４１】
特に、本発明のフラーレン誘導体は、官能基Ｚとしてカルボン酸、リン酸またはそれらの誘導体を導入することにより、無機材料との複合材料を作りやすくすることができる。無機材料との複合化によって、フラーレンの耐久性が高くなることが期待される。
【００４２】
また、本発明のフラーレン誘導体は、官能基Ｚとして糖を導入することにより、細胞の膜タンパクを認識することにより、細胞へのターゲティングが可能になる。さらに、官能基Ｚとして、ＤＮＡを導入することにより、同様に遺伝子へのターゲティングが可能になる。これらは、例えば、フラーレンの薬理活性を利用する場合に非常に重要となる。
【００４３】
さらに、本発明のフラーレン誘導体は、官能基Ｚとしてポリフェニルエーテルデンドリマーを導入することにより、該ポリフェニルエーテルデンドリマーに由来する光捕集機能が付与され、該ポリフェニルエーテルデンドリマーが光エネルギーを効率よく集めてフラーレンに伝えることによりフラーレンの光科学的な機能が高められる可能性がある。
【００４４】
さらに、本発明のフラーレン誘導体は、官能基Ｚとして重合性官能基（スチレン誘導体、アクリル酸誘導体等）を導入することにより、フラーレンを導入したモノマーとすることができる。このモノマーを高分子化することにより、耐久性の高い材料になるほか、ブロックポリマーやポリマーブレンドなどに使うことによって、ポリマーにフラーレンの機能を付与することも期待できる。
【００４５】
さらに、本発明のフラーレン誘導体は、官能基Ｚとして金属配位性官能基（ビピリジン錯体、フェナントレン誘導体、ルテニウムビピリジン錯体、ポルフィリン等）を導入することにより、金属錯体からフラーレンへの光電子移動を利用して、例えば太陽電池への応用が可能と考えられる。
【００４６】
さらに、本発明のフラーレン誘導体は、官能基Ｚとして液晶性官能基（シアノビフェニル基、メトキシフェニル安息香酸エステル基、コレステリル基等）を導入することにより、フラーレンの配列を作ることができ、光電気伝導を実現できる。
【００４７】
さらに、１個〜６個など、複数の修飾アントラセンをフラーレン１分子に結合させることもできる。例えば、各修飾アントラセンにおける官能基を同じ官能基にすることによりフラーレン誘導体の機能性をより一層高めることができる。また、各修飾アントラセンにおける官能基の種類を選択することにより、複数の機能を有するフラーレン誘導体を得ることができる。例えば、親水性基を有する修飾アントラセンと、疎水性基を有する修飾アントラセンとをフラーレン１分子に結合させることにより、両親媒性のフラーレン誘導体となる。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明について、実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例では、¹H NMR、¹³C NMR、¹⁹F NMR 、MALDI-TOF-MSなどで化合物の同定を行った。
【００４９】
〔実施例１〕
【００５０】
【化２】

【００５１】
〔実験〕
C₆₀(44 mg, 6.15×10^-2 mmol)のo-C₆H₄Cl₂溶液(3.4 ml)に1.5世代ポリアミドアミンデンドロン(G1.5(COOMe)₄OFF)（２）(0.103 g, 0.12 mmol)を加え、N₂雰囲気下45℃で4日間加熱撹拌した後、反応液をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、eluent: CHCl₃ : MeOH = 40 : 1)にかけ精製したところ、1.5世代フラロデンドリマー([G1.5-C₆₀]adduct)（３）(65 mg, 4.17×10^-2 mmol, 収率 70 %)が褐色油状物質として得られた。
【００５２】
〔スペクトルデータ〕
¹H NMR (CDCl₃) 2.24 - 2.35 (m, 16H), 2.55 (t, J = 6 Hz, 8H), 2.63 - 2.82 (m, 6H), 3.12 (q, J = 5 Hz , 4H), 3.54 -3.65 (m, 14H), 5.78 (s, 1H), 5.82 (s, 1H), 6.79 (t, J = 4 Hz, 2H), 7.38 - 7.43 (m, 2H), 7.67 - 7.71 (m, 2H), 7.74 (d, J = 8Hz, 1H), 7.79 - 7.93 (m, 1H), 8.04 (d, J = 8 Hz, 1H), 8.39 (s, 1H) ;
¹³C NMR (CDCl₃) 32.7, 33.8, 37.1, 37.7, 49.1, 51.6, 52.4, 52.8, 52.8, 71.5, 71.5, 125.2, 125.5, 125.7, 125.9, 126.0, 126.2, 126.4, 126.6, 127.2, 127.4, 127.5, 128.3, 133.5, 133.7, 136.1, 139.4, 141.1, 141.3, 141.4, 141.7, 141.8, 142.0, 142.1, 142.3, 142.4, 142.4, 142.7, 142.8, 142.8, 143.5, 143.6, 143.8, 143.9, 144.0, 144.0, 144.1, 144.7, 144.8, 144.9, 145.1, 145.2, 145.3, 145.4, 145.5, 145.7, 145.7, 145.8, 146.1, 146.2, 147.1, 147.1, 147.2, 147.8, 147.8, 148.1, 148.2, 148.3, 148.5, 148.6, 149.1, 155.0 ;
MALDI-TOF-MS for C₁₀₃H₆₀N₆O₁₁: m/z calcd 1557.61, [M^-]; found, 1556.84.
〔実施例２〕
【００５３】
【化３】

【００５４】
〔実験〕
C₆₀(30 mg, 3.84×10^-2 mmol)のo-C₆H₄Cl₂溶液(2.4 ml)に2.5世代ポリアミドアミンデンドロン(G2.5(COOMe)₈OFF)(0.126 g, 7.67×10^-2 mmol)を加え、N₂雰囲気下、45℃で4日間加熱撹拌した後、反応液をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、eluent: CHCl₃ : MeOH = 10 : 1)にかけ精製したところ、2.5世代フラロデンドリマー([G2.5-C₆₀]adduct)（４）(32 mg, 1.36×10^-2 mmol, 収率 40%)が褐色油状物質として得られた。
【００５５】
〔スペクトルデータ〕
¹H NMR (CDCl₃) 2.25 (t, J = 6 Hz, 8H), 2.32 - 2.36 (m, 27H), 2.46 (t, J = 6 Hz, 10H), 2.60 - 2.68 (m, 28H), 2.72 - 2.79 (m, 6H), 3.12 - 3.21 (m, 12H), 3.59 (s, 24H), 5.79 (s, 1H), 5.83 (s, 1H), 6.95 - 6.97 (m, 2H), 7.38 - 7.43 (m, 2H), 7.69 - 7.72 (m, 2H), 7.75 - 7.77 (m, 1H), 8.04 - 8.06 (m, 2H), 8.40 (s,1H) ;
¹³C NMR (CDCl₃) 14.1, 22.6, 29.3, 30.1, 30.3, 31.9, 32.6, 37.2, 49.2, 50.0, 51.7, 52.8, 58.0, 58.1, 72.3, 72.4, 125.5, 125.5, 125.9, 126.0, 126.1, 126.7, 127.5, 127.5, 129.6, 129.7, 130.0, 133.2, 136.8, 136.9, 136.9, 137.0, 139.8, 139.9, 141.3, 141.3, 141.6, 141.6, 141.7, 142.0, 142.0, 142.0, 142.2, 142.2, 142.3, 142.3, 142.5, 142.9, 142.9, 143.1, 143.1, 144.6, 144.6, 144.6, 144.7, 145.1, 145.2, 145.3, 145.3, 145.4, 145.4, 146.1, 146.2, 146.4, 146.4, 147.5, 147.5, 147.6, 147.6, 155.2, 155.3, 167.5, 170.8, 172.3, 173.0 ;
MALDI-TOF-MS for C₁₃₉H₁₂₄N₁₄O₂₃ : m/z calcd 2358.55, [M^-]; found, 2356.73.
〔実施例３〕
【００５６】
【化４】

【００５７】
〔実験〕
1.0世代末端オリゴエチレンオキシドデンドロン(G1.0(oligoethylenoxide)₂) (0.042ｇ, 0.0520 mmol)とC₆₀-0.5世代ポリアミドアミンデンドロンモノ付加体(C₆₀-G0.5(COOMe)₂)(0.040ｇ, 0.0346 mmol)のクロロホルム溶液(1.5 ml)を窒素雰囲気下、45℃で一週間加熱攪拌した後、反応液を分取用HPLCで精製したところC₆₀-0.5世代ポリアミドアミンデンドロン-1.0世代末端オリゴエチレンオキシドデンドロン付加体(C₆₀-G0.5(COOMe)₂ -G1.0(oligoethylenoxide)₂)（５）(0.028ｇ, 収率41 %)が褐色油状物質として得られた。
【００５８】
〔スペクトルデータ〕
¹H - NMR (CDCl₃) 1.77 - 2.14 (m, 8H), 2.33 - 2.55 (m, 4H), 2.57 - 2.92 (m, 8H), 3.07 - 3.33 (m, 16H), 3.34 - 3.70 (m, 26H), 3.84 - 3.96 (m, 4H), 5.60 - 6.13 (m, 4H), 7.21 - 8.61 (m, 16H).
〔実施例４〕
【００５９】
【化５】

【００６０】
〔実験〕
2.0世代末端オリゴエチレンオキシドデンドロン(G2.0(oligoethylenoxide)₄) (0.082ｇ, 0.0519 mmol)とC60-0.5世代ポリアミドアミンデンドロンモノ付加体(C₆₀-G0.5(COOMe)₂)(0.040ｇ, 0.0346 mmol)のクロロホルム溶液(1.5 ml)を窒素雰囲気下、45℃で一週間加熱攪拌した。反応液を分取用HPLCで精製したところC₆₀-0.5世代ポリアミドアミンデンドロン-2.0世代末端オリゴエチレンオキシドデンドロン付加体(C₆₀-G0.5(COOMe)₂- G2.0(oligoethylenoxide)₄)付加体（６）(0.024ｇ, 収率25 %)が褐色油状物質として得られた。
【００６１】
〔スペクトルデータ〕
¹H-NMR (CDCl₃) 2.14 - 2.32 (m, 8H), 2.33 - 2.46 (m, 8H), 2.49 - 2.66 (m, 12H), 2.66 - 2.91 (m, 12H), 3.05 - 3.22 (m, 4H), 3.29 - 3.44 (m, 28H), 3.45 - 3.79 (m, 42H), 3.92 - 4.07 (m, 8H), 5.67 - 6.20 (m, 4H), 7.33 - 8.73 (m, 26H).
〔実施例５〕
【００６２】
【化６】

【００６３】
〔実験〕
2.0世代末端オリゴエチレンオキシドデンドロン(G2.0(oligoethylenoxide)₄) (0.061ｇ, 0.0385 mmol)とC₆₀-1.5世代ポリアミドアミンデンドロンモノ付加体(C₆₀-G1.5(COOMe)₄) (0.040ｇ, 0.0257 mmol)のクロロホルム溶液(0.75 ml)を、窒素雰囲気下、45℃で一週間加熱攪拌した。反応液を分取用HPLCで精製したところC₆₀-1.5世代ポリアミドアミンデンドロン-2.0世代末端オリゴエチレンオキシドデンドロン付加体(C₆₀-G1.5(COOMe)₄-G2.0(oligoethylenoxide)₄)（７）(0.019ｇ, 収率23 %)が褐色油状物質として得られた。
【００６４】
〔スペクトルデータ〕
¹H-NMR (CDCl₃) 2.16 - 2.46 (m, 32H), 2.48 - 2.65 (m, 16H), 2.65 - 2.91 (m, 12H), 3.05 - 3.26 (m, 8H), 3.29 - 3.44 (m, 28H), 3.52 - 3.78 (m, 48H), 3.95 - 4.01 (m, 8H), 5.68 - 6.19 (m, 4H), 6.77 - 6.92 (m, 2H), 7.28 - 8.69 (m, 26H).
また、C₆₀-1.5世代ポリアミドアミンデンドロン-2.0世代末端オリゴエチレンオキシドデンドロン付加体（７）を水（Ｈ₂Ｏ）とクロロホルム（ＣＨＣｌ₃）との２相の溶液に投入したところ、水相およびクロロホルム相のともに溶解し、両親媒性を有していることが確認された。
【００６５】
〔実施例６〕
【００６６】
【化７】

【００６７】
〔実験〕
1.0世代末端ジフェニルセレニドポリアミドアミンデンドロン (G1.0(Diphenylselenide)₂) (50 mg, 0.049 mol) とフラーレン (C₆₀) (31 mg, 0.043 mol)をo -ジクロロベンゼン/クロロホルム/メタノール (3 ml, 1 ml, 0.5 ml) 混合溶媒に溶かし、窒素雰囲気下、45℃で7日間反応させた。その後、反応溶液を精製したところ、目的の1.0世代末端ジフェニルセレニドポリアミドアミンデンドロンC₆₀付加体 (G1.0(Diphenylselenide)₂-C₆₀)（８）(22 mg, 0.013 mmol, 収率 44 %) が黒色油状物質として得られた。
【００６８】
〔スペクトル〕
¹H NMR (CDCl₃) 2.29 (brs, 4H), 2.55 - 2.71 (m, 6H), 3.19 - 3.51 (m, 10H), 5.80 (s, 1H), 5.85 (s, 1H), 7.26 - 7.34 (m, 10H), 7.42 - 7.46 (m, 2H), 7.47 - 7.56 (m, 4H), 7.58 - 7.64 (m, 4H), 7.69 - 7.80 (m, 3H), 7.93 (brs, 1H), 8.05 (d, J = 7.7 Hz, 1H), 8.38 (s,1H);
¹³C NMR (CDCl₃) 33.8, 38.0, 39.1, 40.8, 50.2, 52.4, 58.1, 58.2, 72.3, 125.0, 125.9, 126.0, 126.4, 127.6, 127.8, 128.3, 128.4, 129.0, 129.7, 130.9, 132.0, 133.1, 134.6, 136.7, 136.8, 136.9, 137.6, 139.9, 141.0, 141.1, 141.2, 141.3, 141.5, 141.6, 141.7, 142.0, 142.1, 142.2, 142.3, 142.5, 142.9, 144.5, 144.6, 145.1, 145.2, 145.3, 145.4, 146.1, 146.2, 146.4, 147.5, 155.1, 155.2, 167.4, 167.8, 173.8;
MALDI-TOF-MS for C₁₁₃H₅₂N₆O₅Se₂: m/z calcd, 1730.57 [M^-]; found, 1730.17.
〔実施例７〕
【００６９】
【化８】

【００７０】
〔実験〕
1.0世代デンドリマー (G1.0 (Diphenylselenides)₃) (48 mg, 0.0354 mmol) をo−ジクロロベンゼン (3 ml)、クロロホルム (2 ml)、メタノール (1 mml) の混合溶媒に溶かし、C₆₀ (26 mg, 0.0361 mmol) を加え、窒素雰囲気下、45℃にて一週間加熱攪拌した。得られた反応溶液を、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 = 20 : 1) により精製したところG1.0末端ジフェニルセレニドフラロデンドロン（９）(28 mg, 0.0135 mmol, 収率38 %) を黒色油状物質として得た。
【００７１】
〔スペクトル〕
¹H NMR (CDCl₃) 2.04 (brs, 6H), 2.17(brs, 6H), 3.34 (brs, 6H), 5.82 (s, 1H), 5.78(s, 1H), 7.26 - 7.33 (m, 17H), 7.59 (d, J = 8.0 Hz, 12H), 7.68 - 7.73 (m, 3H), 7.82 (d, J = 7.7, 1H), 8.26 (s, 1H);
MALDI-TOF-MASS for C₁₃₀H₆₇N₇O₇Se₃: m/z calcd, 2074.85 [M^-]; found, 2074.13.
〔実施例８〕
【００７２】
【化９】

【００７３】
〔実験〕
1.0世代デンドリマー (G1.0 (Metoxy-Diphenylselenides)₃) (4 mg, 0.00314 mmol) のo−ジクロロベンゼン溶液 (5 ml) にC₆₀ (5 mg, 0.00628 mmol) を加え、窒素雰囲気下、45℃のオイルバスで一週間加熱攪拌した。さらに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 = 10 : 1) により精製したところ末端メトキシジフェニルセレニドフラロデンドロン（１０）(0.5 mg, 0.000251 mmol 収率8 %) を黒色油状物質として得た。
【００７４】
〔スペクトル〕
¹H NMR (CDCl₃) 2.36 - 2.41 (brs, 12H), 3.80 (s, 9H), 4.27 - 4.30 (m, 6H), 5.83 (s, 1H), 5.84 (s, 1H), 6.80 - 6.84 (m, 6H),7.03 - 7.09 (m, 6H), 7.25 -7.21 (m, 6H), 7.43 -7.46 (m, 6H), 7.88 (s, 1H) 7.94 (brs, 1H), 7,96 - 8,04 (m, 3H), 8.28 (s, 1H).
〔実施例９〕
【００７５】
【化１０】

【００７６】
〔実験〕
2.0世代ポリアミドアミンデンドロン(2-G2.0(2-(fluorooctyl)ethyl ester)₄)（１１）(20 mg, 0.00779 mmol) のo-ジクロロベンゼン(5 ml)およびクロロホルム(2.5 ml)の混合溶液にC₆₀ (56 mg, 0.0777 mmol)を加え窒素雰囲気下45℃で12日間加熱攪拌した。生成物をHPLC(eluent: CHCl₃) により精製したところフラロポリアミドアミンデンドロン(mono[2-G2.0(2-(fluorooctyl)ethyl ester)₄] C₆₀ adduct)（１２）(63 mole%, 0.00397 mmol, 13 mg, 収率 69 %)が褐色油状物質として得られた。
【００７７】
〔スペクトル〕
¹H NMR (CD₃Cl) 2.24 - 2.55 (m, 24H), 2.55 - 2.63 (m, 8H), 2.63 - 2.75 (m, 2H), 2.75 - 2.86 (m, 4H), 3.20 - 3.72 (m, 4H), 3.60 - 3.72 (m, 2H), 4.36 (t, J = 6.4 Hz, 8H), 5.84 (s, 1H), 5.89 (s, 1H), 7.45 - 7.48 (m, 2H), 7.75 - 7.78 (m, 2H), 7.94 (brs, 1H), 8.12 (s, 1H), 8.46 (s, 1H);¹⁹F NMR (CDCl₃) -126.7, -124.0, -123.3, -122.5, -122.5, -122.2, -114.2, -81.3;
MALDI-TOF-MASS for C₁₃₉H₆₄F₆₈N₆O₁₁ m/z calcd, 3286.92 [M^-]; found, 3285.88.
また、上記フラロポリアミドアミンデンドロン（１２）は、フルオラス溶媒に溶解することが確認された。
【００７８】
〔実施例１０〕
【００７９】
【化１１】

【００８０】
〔実験〕
C₆₀-0.5世代ポリアミドアミンデンドロンモノ付加体(C₆₀-G0.5(COOMe)₂)（１４）(0.040ｇ, 0.0346 mmol)のクロロホルム溶液(1.5 ml)に0.5世代ポリアミドアミンデンドロン（１３）（0.061ｇ, 0.14 mmol）を加え窒素雰囲気下、45℃で一週間加熱攪拌した後、反応液を分取用HPLCで精製したところC₆₀-0.5世代ポリアミドアミンデンドロントリ付加体(C₆₀-(G0.5(COOMe)₂)₃（１５）を褐色油状物質として29％の収率で得た。
【００８１】
〔スペクトルデータ〕
¹H NMR (CDCl₃) δ 2.29 - 2.47 (m, 12H), 2.60 - 2.88 (m, 16H), 3.25 - 3.73 (m, 24H), 5.15 - 5.84 (m, 6H), 7.22 - 8.33 (m, 21H).
〔実施例１１〕
【００８２】
【化１２】

【００８３】
〔実験〕
上記実施例と同様に、C₆₀のo-C₆H₄Cl₂溶液に0.5世代ポリアミドアミンデンドロン糖付加体（１６）を加え、N₂雰囲気下45℃で4日間加熱撹拌した後、反応液をカラムクロマトグラフィーにかけ精製したところ、0.5世代フラロデンドリマー（１７）（収率 8 %)が得られた。
【００８４】
〔スペクトル〕
¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 2.20 - 2.28 (m, 6H), 2.44 - 2.51 (m, 6H), 3.35 (s, 9H), 3.50 - 3.57 (m, 6H), 3.61 - 3.69 (m, 24H), 4.17 - 4.22 (m, 6H), 5.84 (s, 1H), 5.87 (s, 1H), 6.81 (m, 1H), 7.48 (t, J = 4.4 Hz, 2H), 7.76 (d, J = 4.4 Hz, 1H), 7.79 (d, J = 4.4 Hz, 1H), 7.83 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.91 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 8.23 (s, 1H);
¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 29.1, 30.4, 58.3, 58.6, 58.7, 64.3, 69.4, 70.97, 71.01, 72.3, 72.7, 125.1, 126.3, 126.4, 127.9, 128.0, 129.2, 131.2, 134.2, 137.3, 137.4, 137.5, 140.3, 140.4, 141.4, 141.8, 142.0, 142.4, 142.6, 142.7, 142.8, 143.0, 143.4, 145.0, 145.62, 145.69, 145.69, 145.8, 145.9, 146.6, 146.9, 148.0, 155.6, 155.7, 166.9, 173.9;
UV-vis (CH₂Cl₂): λ_max (ε) = 433.2 (2384), 703.6 (195) nm;
MALDI-TOF-MS for C₁₀₆H₆₇NO₁₆: m/z calcd, 1609.68 [M^-]; found, 1609.30.
〔実施例１２〕
【００８５】
【化１３】

【００８６】
〔実験〕
上記実施例と同様に、C₆₀のo-C₆H₄Cl₂溶液に1.5世代ポリフェニルエーテルデンドロン（１８）を加え、N₂雰囲気下45℃で4日間加熱撹拌した後、反応液をカラムクロマトグラフィーにかけ精製したところ、1.5世代フラロデンドリマー（１９）（収率 18 %)が得られた。
【００８７】
〔スペクトル〕
¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 2.13 - 2.28 (m, 6H), 2.30 - 2.43 (m, 6H), 3.69 (s, 36H), 3.62 (d, J = 5.6 Hz, 6H), 4.39 (s, 12H), 5.70 (s, 1H), 5.71 (s, 1H), 6.33 (s, 6H), 6.38 (s, 3 H), 6.43 (s, 6H), 6.47 (s, 12 H), 6.67 (t, J = 5.6 Hz, 3H), 7.34 - 7.42 (m, 2H), 7.63 - 7.68 (m, 3H), 7.85 - 7.99 (m, 1H), 8.10 (brs, 1H), 8.28 (s, 1H);
¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 30.9, 31.6, 43.5, 55.2, 58.0, 58.6, 60.3, 68.6, 69.8, 72.1, 99.7, 101.0, 105.3, 106.6, 124.6, 125.5, 125.8, 127.31, 127.37, 127.99, 133.8, 136.0, 136.5, 136.6, 136.7, 139.20, 139.23, 139.28, 139.59, 139.65, 140.63, 140.67, 140.9, 141.0, 141.4, 141.8, 141.9, 142.0, 142.2, 142,29, 142.34, 142.5, 142.7, 144.2, 144.3, 144.4, 144.9, 144.97, 145.07, 145.12, 145.18, 145.91, 145.95, 145.98, 146.0, 146,1, 146.21, 146.25, 147.3, 147.4, 155.0, 158.3, 158.4, 158.6, 159.9, 160.8, 167.0, 173.1;
UV-vis (CH₂Cl₂): λ_max (ε) = 434.0 (5537), 704.8 (482) nm;
MALDI-TOF-MS for C₁₆₀H₁₀₆N₄O₂₂: m/z calcd, 2435.59 [M^-]; found, 2434.68.
〔実施例１３〕
【００８８】
【化１４】

【００８９】
〔実験〕
C₆₀-0.5世代ポリアミドアミンデンドロンモノ付加体(C₆₀-G0.5(COOMe)₃)（２０）をベンゼン中トリフルオロエタン酸（トリフルオロ酢酸）ＴＦＥとともに室温で攪拌したところ、0.5世代フラロデンドロンモノ付加体(C₆₀-G0.5(COOH)₃)（２１）（収率６４％）が得られた。
【００９０】
〔スペクトル〕
¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ 2.08 - 2.10 (m, 6H), 2.12 - 2.32 (m, 6H), 6.27 (s, 2H), 7.47 (t, J = 3.2 Hz, 1H), 7.50 (t, J = 3.2 Hz, 1H), 7.68 (s, 1H), 7.86 (d, J = 3.2 Hz, 1H), 7.88 (d, J = 3.2 Hz, 1H), 7.90 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 7.93 (d, J= 7.6 Hz, 2H), 8.27 (s, 1H), 12.05 (s, 3H);
¹³C NMR (100 MHz, DMSO-d₆) δ 28.2, 29.1, 56.1, 56.2, 57.3, 63.1, 72.1, 124.8, 125.4, 125.89, 125.92, 126.5, 127.2, 134.4, 135.93, 135.96, 136.01, 136.05, 139.12, 139.16, 139.19, 141.0, 141.3, 141.4, 141.6, 141.72, 141.75, 142.0, 142.2, 142.3, 144.0, 144.6, 144.71, 144.76, 144.83, 144.9, 145.3, 145.41, 145.43, 145.6, 145.8, 146.9, 155.8, 155.9, 166.6, 174.3;
UV-vis (DMSO): λ_max (ε) = 436.4 (2686), 707.2 (258) nm;
MALDI-TOF-MS for C₈₅H₂₅NO₇: m/z calcd, 1171.13 [M^-]; found, 1170.98.
〔実施例１４〕
【００９１】
【化１５】

【００９２】
〔実験〕
上記実施例と同様に、C₆₀のo-C₆H₄Cl₂溶液に0.5世代ポリアミドアミンデンドロン（２２）を加え、N₂雰囲気下45℃で３日間加熱撹拌した後、反応液をカラムクロマトグラフィーにかけ精製したところ、0.5世代フラロデンドリマー（２３）（収率 41 %)が得られた。
【００９３】
〔スペクトル〕
¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 1.43 (s, 27H), 2.14 - 2.21 (m, 6H), 2.32 - 2.38 (m, 6H), 5.83 (s, 1H), 5.84 (s, 1H), 7.10 (s, 1H), 7.47 (t, J = 2.8 Hz, 1H), 7.48 (t, J = 2.8 Hz, 1H), 7.76 (d, J = 2.8 Hz, 1H), 7.79 (d, J = 2.8 Hz, 1H), 7.81 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.91 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 8.25
(s, 1H);
¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 28.1, 30.0, 30.9, 58.0, 58.2, 58.4, 68.1, 72.3, 80.8, 124.7, 125.8, 126.0, 127.51, 127.54, 128.3, 128.8, 130.8, 134.1, 136.9, 137.0, 137.1, 139.9, 140.0, 141.1, 141.6, 141.7, 142.0, 142.1, 142.2, 142.32, 142.35, 142.4, 142.5, 142.9, 144.58, 144.40, 144.41, 145.1, 145.2, 145.3, 145.32, 145.4, 146.2, 146.4, 146.5, 147.6, 155.1, 155.2, 155.30, 155.31, 166.5, 173.1;
UV-vis (CH₂Cl₂): λ_max (ε) = 433.6 (499), 702.0 (46) nm;
MALDI-TOF-MS for C₉₇H₄₉NO₇: m/z calcd, 1339.45 [M^-]; found, 1340.06.
【００９４】
【発明の効果】
上記のように、本発明のフラーレン誘導体は、温和な温度の溶媒中にて原料物質であるフラーレンと、修飾アントラセンとを混合するという簡単な方法にて、容易に合成することができる。
【００９５】
さらに、合成されたフラーレン誘導体には、例えば、修飾アントラセンにより機能性官能基を導入することができる。これにより、フラーレン誘導体に、親水性、疎水性、両親媒性等の種々の機能を付与することができる。特に、修飾アントラセンとして、２、３、６、および７位の少なくとも一箇所に電子吸引基を有し、かつ該電子吸引基の少なくとも１つにスペーサが結合している修飾アントラセンを用いることより、高収率でフラーレン誘導体を合成することができる。
【００９６】
本発明では、使用する試薬は、原料物質のフラーレン、修飾アントラセンおよび溶媒だけであるので、精製が容易である。また、温度条件は、４５℃程度でよく、フラーレン誘導体を容易に製造することができる。従って、工業的に利用価値が高いものである。

Claims

フラーレンに少なくとも１つの修飾アントラセンが付加しているフラーレン誘導体において、
上記修飾アントラセンは、２、３、６、および７位の少なくとも一箇所に電子吸引基を有し、該電子吸引基の少なくとも１つにスペーサを介して機能性官能基が結合しており、
フラーレンに対して複数の修飾アントラセンが結合していることを特徴とするフラーレン誘導体。
上記電子吸引基は、カルボニル基、エステル基、アミド基、スルホキシド基、およびスルホン酸エステル基から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のフラーレン誘導体。
上記スペーサは、アルキル基、デンドリマーおよびポリエチレンオキシドから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載のフラーレン誘導体。
上記デンドリマーは、ポリアミドアミンデンドリマー、ポリフェニルエーテルデンドリマー、ポリフェニルエステルデンドリマーおよびポリアミドデンドリマーから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項３に記載のフラーレン誘導体。
上記デンドリマーは、１．０世代以上であることを特徴とする請求項４に記載のフラーレン誘導体。
上記機能性官能基は、親水性官能基、疎水性官能基、酸化還元性官能基、分子認識官能基、重合性官能基、金属配位性官能基、および液晶性官能基から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のフラーレン誘導体。
上記機能性官能基は、カルボン酸誘導体、リン酸誘導体、ジフェニルセレニド誘導体、アルキル基、フッ素化アルキル基、アルコール基、アミン基、デンドリマー、ビピリジン誘導体、フェナントレン誘導体、スチレン誘導体、アクリル酸誘導体、シアノビフェニル基、メトキシフェニル安息香酸エステル基、コレステリル基、糖、ＤＮＡ、ルテニウムビピリジン錯体、およびポルフィリンから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のフラーレン誘導体。
上記機能性官能基は、メチルエステル基、ポリエチレンオキシド基、ジフェニルセレニド基、フルオロオクチル基および糖から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項７に記載のフラーレン誘導体。
各修飾アントラセンにおける機能性官能基が、異なっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のフラーレン誘導体。
上記機能性官能基は、親水性官能基および疎水性官能基であることを特徴とする請求項９に記載のフラーレン誘導体。
上記フラーレンは、Ｃ_６０であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のフラーレン誘導体。