JP5907727B2 - 生物学的に関心のあるガスを吸着し、放出するための多孔性結晶ハイブリッド固体 - Google Patents

生物学的に関心のあるガスを吸着し、放出するための多孔性結晶ハイブリッド固体 Download PDF

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Description

本発明は、生物学的に関心のある少なくとも1つのガスで装填された多孔性結晶有機金属構造体(MOF)を含む固体に関する。
本発明のMOF固体は、生物学的に関心のあるガスを、調節されたやり方で吸着し、放出することができる。前述の固体は、製薬分野において、かつ/又は化粧品分野における適用に使用することが可能である。前述の固体は、食品業界においても使用することが可能である。
角括弧(すなわち、[])間の参考符号は、実施例の最後にある参考文献リストを表す。
従来技術
有機金属構造体(MOF)は、金属イオンと配位結合した有機リガンド及び金属イオンを含む無機・有機ハイブリッド・フレ−ムを備えた配位結合ポリマ−である。前述の材料は、スペ−サ・リガンドにより、周期的に互いに金属クラスタが結合された1次元、2次元、又は3次元の構造体において編成される。前述の材料は、結晶構造を有し、最も一般的には、多孔性を有し、多くの産業上利用分野(例えば、ガス貯蔵、液体吸着、液体又はガスの分離、触媒作用等など)において使用される。
例えば、亜鉛ベ−スのMOF材料を含む触媒作用を伴う反応プロセスを記載した米国特許出願第10/039.733号明細書[1]について言及することができる。米国特許出願第10/061,147号明細書[2]には、前述の材料と同じ材料がガス貯蔵にも使用されることが記載されている。
更に、同じ幾何形状の構造体に基づいたMOF材料は「等細網状」として表される。前述の空間的に編成された構造体は、より均質の多孔性を得ることを可能にした。よって、米国特許出願第10/137,043号明細書[3]には、ガス貯蔵に使用される亜鉛ベ−スのIRMOF(等細網状有機金属構造体)がいくつか、記載されている。
更に、NO、COやHSなどの、生物学的に関心のあるガスは、哺乳類の生物学的機能に極めて重要であり、多数のプロセス(例えば、血管拡張、血小板凝集及び血栓症形成の防止、神経刺激伝達、並びに創傷治癒)に関与する。
非常に低い濃度の一酸化炭素(CO)及び一酸化窒素(NO)が体内のシグナリング分子として重要な機能を有しているということが知られている。
NOは、生物学において十分に研究されている[32]。NOの生物学的機能には[33]、
抗炎症機能、
性的機能不全の調節、及び
心血管の適応症(狭心症の治療)が含まれる。
更に、NOは、多くの薬剤(カルシウムチャネル遮断剤、ACE阻害薬及びANGII 1型受容体拮抗剤、β遮断剤、及びヒドロキシメチルグルタリル−CoAレダクタ−ゼ阻害薬)の機能に関与する。
COに関しては、作用の機構がCOについてまだ解明されていないが、多くの生理作用におけるその関与は知られており、開示されている[34]。よって、COは、例えば、
1. 抗炎症機能、
内毒素ショックを減少させる[35]
アレルギ−性炎症を減少させる[36]
2. 移植臓器に対する拒絶反応の抑制[37]
3. 酸素過剰症に対する保護[38]
4. 虚血に対する保護[39]
5. アポト−シスに対する膵β細胞の保護[40]
6. ライディッヒ細胞による、ストレス状態下での精子形成の調節[41]
7. ヒト胎盤の孤立性部位内の潅流圧における減少[42]
8. 動物モデルにおける肺病変及び敗血症性ショックに対する保護
9. 血管平滑筋のト−ナスの調節[44]
10. ストレス状態下での動脈圧の調節[45]
11. 移植臓器に対する拒絶反応及び慢性疾患と関連した動脈硬化病変の抑制[46]
などの生物学的機能に関与する。
有機体におけるCO放出の役割に関する科学的調査研究は、まだ初期段階にある。アルツハイマ−病、脳卒中の神経保護、及び移植手術を含む医学の他の分野にもCOがかなり関与していることがあり得るということを示唆する調査研究が存在している[47]。COは、胎盤の脈管機能の調節にも関係している[48]。
有機体におけるCOの有益な役目は、3つの特許文献(すなわち、米国特許出願公開第2002155166号明細書、国際公開第0278684号パンフレット、及び国際公開第02092075号パンフレットにも開示されている。前述の特許文献には、医学分野におけるCOガスの使用が開示されている。米国特許出願公開第2002155166号明細書には例えば、移植分野において、かつ各種疾患のために治療剤及び生体マ−カとしてCOを使用することが開示されている。国際公開第0278684号パンフレットには、生体外でCO生成することができる化合物を使用して免疫系疾患、炎症性疾患、及び脈管疾患を治療する方法及び組成に関する。CHClは、生体外でCOを生成することができる好ましい化合物であるとして表される。CHClがCOに代謝させられ、それにより、ガスの源が提供されるからである。国際公開第02092075号パンフレットには、COガス放出の源として金属カルボニルが使用されることが開示されている。
Sのシグナリング分子としての価値は、より一層重要になってきている[49]。HSのpKaは、6.8であるので、生理的pHでは、特にHS及び[HS]として存在する。HSの濃度は、脳組織内では50−160mMであり、血中では10−100mMである。
Sは、心血管系において、そして、中枢神経系において活動性を有する。例えば、血管拡張が生じ得る[50]。更に、ヘム基及び特定のシトクロムを容易に配位結合させることができる。シグナリング分子としてHSの重要度を解明するために更なる研究が必要である。
前述の外因性のガスの使用は、非常に大きな数の可能性を開き、特に、真菌感染症及び細菌感染症の治療、損傷及び潰瘍の治療の改良された効能、抗血栓手法における潜在的な適用を含む予防手法及び治療手法又は新しい薬物の開発における重要な関心となっている。その抗細菌性の理由により、この種のガス(特に、NO)の調節された放出は、更に、化粧品の適用分野(特に、化粧用クリ−ム[4]、及び更に、食品保存(抗菌効果及び抗酸化効果)[5])に有用であることもわかり得る。
NOの特定のケ−スでは、溶液からのこのガスの均質な供給は、特定の病的状態について(すなわち、アンギナを治療するためのニトログリセリンにより、)既に知られている。しかし、前述の手法は、場所に応じて有する、広い範囲にわたる効果の結果としての、有害副作用が理由で制限される(内皮、血小板凝集の血管拡張薬及び阻害剤、殺菌剤、マクロファ−ジ(場合によっては、NOは有害な副作用をもたらし得る。すなわち、このことは敗血症にあてはまる。ここで、マクロファ−ジによるNOの過剰生成は、細胞還元剤の有無に応じた、抗アポト−シス性又はアポト−シス性の、アポト−シス調節因子、平滑筋弛緩薬、消化管、神経細胞、神経伝達物質、敗血症性ショックにおいて遭遇する高血圧の主因である、塊状の血管拡張をもたらす)。
NOガスの吸入は、肺の特定の病態を治療するためにも使用されている。しかし、ガス容器からのガスの形態におけるNOの供給は、実用的でなく、前述の手法の価値を制限する。
更に、生物学的な関心のあるガスに関連したかなりの部分の治療は、人体の特定部位における上記ガスの、調節され、標的化された放出を必要とし、それにより、全身性の影響が避けられる[6]。NOの特定のケ−スでは、NOの生物学的寿命が短いのでこれは非常に重要である。
現行の手法は多くの欠点を有する。例えば、ノノエ−ト(NONOate)型のポリマ−又は金属成分を有するポリマ−は、低い貯蔵容量を有し(それにより、NOを装填するために高圧が必要であり)、比較的高価であり、潜在的に有毒である[7,8]。
皮膚科学の適用例では、潜在的なNOドナ−である硝酸塩をベ−スとした酸性クリ−ムは、炎症誘発性であり、敏感な皮膚に適していない[9]。
最近、NO貯蔵のためのハイブリッド固体又はゼオライトタイプの多孔性固体の使用が開示されている[10、11、12]。前述の固体は、その他の材料の貯蔵容量を超える貯蔵容量を有し、長い寿命を有し(2年間の貯蔵後のNO放出の容量はそのままの状態に留まり)、安価であり、毒性を何ら表さないようにみえ、よって、非常に魅力的である。
更に、NO装填ゼオライトが、敏感な皮膚を含む、人間の皮膚に適合するということが皮膚試験によって示されている[13]。
上記利点にかかわらず、ゼオライトによるNOの供給は短期間にわたってしか行うことが可能でなく、よって、持続性の放出が必要な適用例には適していない。
血小板凝集を抑制するための銅ベ−ス又はアルミニウムベ−スの多孔性有機金属構造体による、NOの吸着、貯蔵、及び放出も開示されている。前述の固体のNO吸着及び貯蔵容量が大きい(有機ポリマ−やゼオライトなどの他の固体と比較して吸着がかなり向上している)にもかかわらず、生体/生理溶液(多血小板血漿)と接触すると、前述の固体は、低い安定性を表す。
上述の通り、生物学的に関心のあるガス、特にNOの放出の分野において特に重要な適用例の1つは、手術において使用され、腎臓透析に使用される体外循環回路、及び、治療又は診断目的で、変動する持続時間の間、血流に挿入されるカニュ−レ、カテ−テルやステントなどの抗血栓性機器に関する。
特に、血栓症の阻止は、特に血管オクル−ジョンによる、危険な合併症を多くの場合にもたらし得る、手術中の体内へのステント、カテ−テル、補綴導管や他の医療インプラントの挿入後、決定的に重要である。
既に知られているシステムの欠点には例えば、
ガスが標的化された放出がなされず、それにより、多くの有害副作用がもたらされること、
放出量がうまく調節されず、したがって、所要の適用には潜在的に適していないこと、
生理媒質におけるガスの放出の持続期間は、短いか、又は、不要な物質の放出を伴うこと、及び/又は、
生体/生理媒質における安定性が低く、よって、前述の媒質における用途が制限されること
を行うことができる。
したがって、生物学的に関心のあるガスの放出及び吸着を可能にするシステムであって、システムの吸着容量が大きく、ガスの放出を連続して標的化されたやり方で行うことが可能であるシステムを開発することに対する必要性が現に存在している。
更に、特定の適用例に必要なガスの最適な量を、調節されたやり方で供給することを可能にするシステムを有することに対する必要性が現に存在している。
更に、当該放出を通して、生体/生理媒体における安定性を維持すると同時に、特に、6時間を超え得る持続した放出をもたらすことが可能であるように、生体媒質におけるガスの放出の持続時間を調節することが可能であるシステムに対する必要性が現に存在している。
更に、反復してガスを施すことが想定された場合、十分な装填容量を有するシステムに対する必要性が現に存在している。
本発明の目的は、まさに、少なくとも一部分がMと配位結合する、NO、CO及びHSを含む群から選ばれる少なくとも1つのルイス塩基ガスで装填された多孔性結晶MOF固体を提供することによって従来技術の上述の必要性及び欠点を充足することである。
上記固体は、式():
(1)
に対応する3次元の連続単位を備え、ここで、
Mの生起はそれぞれ、同じであっても異なっていてもよく、Fe、Ti、Zr及びMnを含む群から選ばれる遷移金属のイオンMz+を別個に表し、zが2乃至4であるか、又はそれらの混合であり、
mは1乃至12であり、
kは0乃至4であり、
lは0乃至18であり、
pは1乃至6であり、
XはOH、Cl、F、I、Br、SO 2−、NO 、ClO 、PF 、BF 、R−(COO) (Rは以下に定義した通りである)、R−(COO) 、R−(SO−、R−(PO (Rは水素直鎖であるか若しくは分岐した任意的に置換されてもよい乃至C12アルキル、又は、アリールである)を含む群から選ばれたアニオンであり、nが1乃至4の整数であり、
Lは、
q個のカルボキシレ−ト基を含むラジカルRを含むスペ−サ・リガンドであり、
qは、1、2、3、4、5又は6であり、は、Rラジカルとのカルボキシレ−トの付着点を表し、
#は、金属イオンとのカルボキシレ−トの考えられる付着点を表し、
Rは、
(i)C1−12アルキル、C2−12アルケン、又はC2−12アルキン・ラジカル、
(ii)6乃至50個の炭素原子を含む、縮合又は非縮合の、単環式若しくは多環式のアリルラジカル、
(iii) 1乃至50個の炭素原子を含む、縮合又は非縮合の、単環式若しくは多環式のヘテロアリル、
(iv) フェロセン、ポルフィリン、及びフタロシアニンを含む群から選ばれる金属元素を含む有機ラジカルを表し、
Rラジカルは、1つ又は複数のR基で任意的に置換され、C1−10アルキル、C2−10アルケン、C2−10アルキン、C3−10シクロアルキル、C1−10ヘテロアルキル、C1−10ハロアルキル、C6−10アリル、C3−20複素環式、(C1−10)アルキル(C6−10)アリル、(C1−10)アルキル(C3−10)ヘテロアリル、F、Cl、Br、I、−NO、−CN、−CF、−CHCF、−OH、−CHOH、−CHCHOH、−NH、−CHNH、−NHCHO、−COOH、−CONH、−SOH、−CHSOCH、−POであるか、又は−GRG1官能基であり、Gは、−O−、−S−、−NRG2−、−C(=O)−、−S(=O)−、−SO−、−C(=O)O−、−C(=O)NRG2−、−OC(=O)−、−NRG2C(=O)−、−OC(=O)O−、−OC(=O)NRG2−、−NRG2C(=O)O−、−NRG2C(=O)NRG2−、又は−C(=S)−であり、RG2の各生起は、RG2のその他の生起と無関係に水素元素であるか、又は、直鎖であるか、分岐しているか、若しくは環式で、任意的に置き換えられたC1−12アルキル、C1−12ヘテロアルキル、C2−10アルケン、若しくは、C2−10アルキン官能基、C6−10アリル、C3−10ヘテロアリル、C5−10複素環式、(C1−10)アルキル(C6−10)アリル、(C1−10)アルキル(C3−10)ヘテロアリルの基であって、アリル、ヘテロアリル、若しくは複素環式のラジカルが、任意的に置き換えられているか、又は、Gが−NRG2−、RG1、RG2を表す場合、それらが結合される窒素原子とともに、任意的に置き換えられる複素環又はヘテロアリルを形成する基を含む群から別個に選ばれる。
本発明によるMOFはとりわけ、以下の利点を有する。
非毒性金属に基づいており、よって、製薬分野、医療分野及び/又は化粧品分野における適用例に適している。
銅やアルミニウムなどの金属について表したものよりも大きな安定性を有する。
有機リガンド及び構造の選択に応じて調節することが可能な安定性を有し、それにより、所望の種々の適用例にMOFを適合させることが可能である。
本発明の意味合いでは、「放出(releasing/release)」及び「供給(delivering/deliver)」は、MOF固体内に存在しているガスが部分的又は完全に放たれるということを意味するために、区別なしで使用される。
「部分的に」という語は、当初吸着された量の100%未満の放出を意味することを意図している。
「置き換えられた」という語は例えば、上記Rラジカルを備えた所定の構造における水素ラジカルの置換を表す。2つ以上の位置を置き換えることが可能である場合、置換分は、位置それぞれにおいて同じであっても異なっていてもよい。
本発明の目的では、「スペ−サ・リガンド」という語は、金属間で間隔をおくこと、及び空いた空間又は孔を形成することに関与する、少なくとも2つの金属と配位結合したリガンド(例えば、中性種及びイオンを含む)を意味することを意図している。スペ−サ・リガンドは、一配座又は二配座であり得る(すなわち、金属に対する1つ又は2つの付属点を含み得る)、上記1個乃至6個のカルボキシレ−ト基を含み得る。金属に対する付属点は、式における省略形#で表す。官能基Aの構造が2つの付属点#を含む場合、これは、金属との配位結合が、付属点の一方又は両方において行われ得るということを意味する。
本発明の目的では、「アルキル」という語は、1個乃至12個の炭素原子(例えば、1個乃至10個の炭素原子。例えば、1個乃至8個の炭素原子。例えば、1個乃至6個の炭素原子)を含む、飽和又は非飽和の、直鎖であるか、分岐されたか、又は環式の、任意に置き換えられた、炭素ベ−スのラジカルを意味することを意図している。
本発明の目的では、「アルケン」という語は、少なくとも1つの炭素・炭素二重結合を有する上記アルキル・ラジカルを意味することを意図している。
本発明の目的では、「アルキン」という語は、少なくとも1つの炭素・炭素三重結合を有する上記アルキル・ラジカルを意味することを意図している。
本発明の目的では、「アリル」という語は、芳香族性のヒュッケル則を満たす少なくとも1つの環を備えた芳香族系を意味することを意図している。上記アリルは任意的に置き換えられ、6乃至50個の炭素原子、例えば6乃至20個の炭素原子、例えば6乃至10個の炭素原子を含み得る。
本発明の目的では、「ヘテロアリル」という語は、5乃至50の環員を有する少なくとも1つの芳香環を含む系であって、芳香環の少なくとも1つの員がヘテロ原子であり、特に、硫黄、酸素、窒素及びホウ素を含む群から選ばれる系を意味することを意図している。上記ヘテロアリルは任意的に置き換えられ、1乃至50個の炭素原子、好ましくは1乃至20個の炭素原子、好ましくは3乃至10個の炭素原子を含み得る。
本発明の目的では、「シクロアルキル」という語は、飽和又は非飽和の、任意的に置き換えられた、環式炭素ベ−スのラジカル(3個乃至20個の炭素原子、好ましくは、3個乃至10個の炭素原子を含み得る)を意味することを意図している。
本発明の目的では、「ハロアルキル」という語は、上記アルキル・ラジカルであって、アルキル系が少なくとも1つのハロゲンを含むアルキル・ラジカルを意味することを意図している。
本発明の目的では、「ヘテロアルキル」という語は、上記アルキル・ラジカルであって、アルキル系が少なくとも1つのヘテロ原子(特に、硫黄、酸素、窒素、及びホウ素を含む群から選ばれる)を含むアルキル・ラジカルを意味することを意図している。
本発明の目的では、「ヘテロ環」という語は、飽和又は非飽和の、任意的に置き換えられた、環式炭素ベ−スのラジカル(少なくとも1つのヘテロ原子を含み、2個乃至20個の炭素原子、好ましくは、5個乃至20個の炭素原子、好ましくは、5個乃至10個の炭素原子を含み得る)を意味することを意図している。ヘテロ原子は例えば、硫黄、酸素、窒素及びホウ素を含む群から選ぶことが可能である。
本発明の目的では、「アルコキシ」、「アリルオキシ」、「ヘテロアルコキシ」及び「ヘテロアリルオキシ」という語はそれぞれ、酸素原子に結合されたアルキル、アリル、ヘテロアルキル及びヘテロアリルのラジカルを意味することを意図している。
本発明の目的では、「アルキルチオ」、「アリルチオ」、「ヘテロアルキルチオ」、及び「ヘテロアリルチオ」はそれぞれ、硫黄原子に結合されたアルキル、アリル、ヘテロアルキル及びヘテロアリルのラジカルを意味することを意図している。
本発明によるルイスガスは、NO、CO及びHSを含む群から選ばれる、生物学的に関心のあるガスである。上記ガスは好ましくはNOである。
本発明によるMOF固体の特定の結晶構造は、特定の特性を前述の材料に与える。
本発明のMOF固体では、Mは、Fe、Ti、Mn、及びZrを含む群から選ばれる。Mは、前述の金属の混合物であってもよい。Mは効果的にはFeである。
上述の通り、Mは遷移金属イオンMz+であり、zは2乃至4である。Mが金属の混合物である場合、金属毎に、zは同一の値又は異なる値を有し得る。
本発明の一実施例では、本発明の固体は、Mが単一のタイプのイオンMz+(例えば、Fe。zは、同一であっても異なっていてもよい、例えば、2若しくは3、又は2及び3の混合であり得る)を表し得る式(I)の3次元の連続単位を含み得る。
本発明の別の実施例では、本発明の固体は、Mが種々のイオンMz+の混合(例えば、Fe及びTi。金属イオン毎に、zは、同一であっても異なっていてもよい、例えば、2、3若しくは4、又は2、3及び4の混合であり得る)を表し得る式(I)の3次元の連続単位を含み得る。
特定の一実施例では、Mz+は、zが3に等しい八面体の3価Feを表す。この実施例では、Feは配位数6を有する。
「配位数」という語は、結合において共有される2つの電子が同じ原子からのものである結合の数を意味することを意図している。電子ドナ−原子は正電荷を獲得する一方、電子アクセプタ原子は負電荷を獲得する。
金属イオンは、金属「クラスタ」にグル−プ化するか又は分離することができる。本発明によるMOF固体は例えば、八面体の連鎖により、又は八面体の三量体により、構成することができる。
本発明の目的では、「金属クラスタ」という語は、直接、アニオン(例えば、O、OH、Cl等)を介してか、又は有機リガンドを介して、イオン共有結合を介して連結される少なくとも2つの金属イオンを含む原子群を意味することを意図している。
更に、金属イオンとの、又は金属基との編成及び結合の種々の可能性を前提とすれば、本発明によるMOF固体は種々の形態又は「相」をとり得る。
本発明の目的では、「相」という語は、画定された結晶構造を有する少なくとも1つの有機リガンド及び少なくとも1つの金属を含むハイブリッド構成を意味することを意図している。
本発明の固体の結晶空間編成は、前述の材料の特定の特徴及び特性の基礎である。これは、特に、材料の特定の表面積、及び吸着特性に影響を及ぼす孔サイズを左右する。これは、材料の密度も左右し(上記密度は、比較的低い)、前述の材料中の金属の比率、材料の安定度、構造の剛性及び柔軟性等も左右する。
更に、孔サイズは、適切なリガンドLの選択によって調節することができる。
特に、本発明の式(I)の単位のリガンドLは、C(CO (フマル酸塩)、C(CO (こはく酸塩)、C(CO (グルタル酸)、C(CO (ムコナ−ト)、C(CO (アジピン酸塩)、CS(CO (2、5−チオフェンジカルボキシレ−ト)、C(CO (テレフタル酸塩)、C(CO (2、5−ピラジンジカルボキシレ−ト)、C10(CO (ナフタレン−2、6−ジカルボキシレ−ト)、C12(CO (ビフェニル−4、4’−ジカルボキシレ−ト)、C12(CO (アゾベンゼン−ジカルボキシレ−ト)、C12Cl(CO (ジクロロアゾベンゼン−ジカルボキシレ−ト)、C12(CO (アゾベンゼンテトラ−カルボキシレ−ト)、C12(OH)(CO (ジヒドロオキソアゾベンゼン−ジカルボキシレ−ト)、C(CO (ベンゼン−1、2、4−トリカルボキシレ−ト)、C(CO (ベンゼン−1、3、5−トリカルボキシレ−ト)、C2415(CO (ベンゼン−1、3、5−トリベンゾア−ト)、C4227(CO (1、3、5−トリス[4’−カルボキシ(1、1’−ビフェニル−4−イル)]ベンゼン)、C(CO (ベンゼン−1、2、4、5−テトラカルボキシレ−ト)、C10(CO (ナフタレン−2、3、6、7−テトラカルボキシレ−ト)、C10(CO (ナフタレン−1、4、5、8−テトラカルボキシレ−ト)、C12(CO (ビフェニル−3、5、3’、5’−テトラカルボキシレ−ト)を含む群から選ばれるジ−、トリ−、テトラ−、又はヘキサ−カ−ボキシレ−ト・リガンド、並びに、2−アミノテレフタル酸塩、2−ニトロテレフタル酸塩、2−メチルテレフタル酸塩、2−クロロテレフタル酸塩、2−ブロモテレフタル酸塩、2、5−ジヒドロキソテレフタル酸塩、テトラフルオロテレフタル酸塩、2、5−ジカルボキシテレフタル酸塩、ジメチル−4、4’−ビフェニルジカルボキシレ−ト、テトラメチル−4、4’−ビフェニルジカルボキシレ−ト、及びジカルボキシ−4、4’−ビフェニルジカルボキシレ−トを含む群から選ばれる修飾類似体であり得る。
特に、本発明の式(I)の単位のアニオンXは、OH、Cl、F、R−(COO) ,PF 、及びClO を含む群から選ばれ得、R及びnは上述の通りである。
特に、本発明によるMOF固体は、乾燥相において、5%乃至50%、好ましくは18%から31%、の質量パ−セントMを有し得る。
質量パ−センテ−ジ(m%)は、混合物又は合金の組成(すなわち、混合物における各成分の比率)を表すために化学及び冶金学において使用される測定の単位である。
成分1m%は、混合物100g毎の成分1g、又は、あるいは、混合物100kg毎の成分1kgに等しい。
本発明のMOF固体は特に、350°Cの温度まで耐熱性を有するという利点を有する。特に、前述の固体は、120°C乃至350°Cの耐熱性を有する。
特に、本発明によるMOF固体は、0.4nm乃至6nm、好ましくは0.5nm乃至5.2nm、更に好ましくは0.5乃至3.4nmの孔サイズを有し得る。
特に、本発明によるMOF固体は、5乃至6000m/g、好ましくは、5乃至4500m/gの特定の表面積(BET)を有し得る。
特に、本発明によるMOF固体は、0乃至4cm/g、好ましくは、0.05乃至2cm/gの孔容積を有し得る。
本発明の意味合いでは、孔容積は、ガス分子にアクセス可能な容積を意味する。
本発明のMOF固体は、乾燥固体のグラム毎の0.5乃至50mmolのガスのガス装填容量を有し得る。
本発明の意味合いでは、装填容量は、材料に吸着されるガスの量又はガスを貯蔵するための容量を意味する。装填容量は、質量容量(グラム/グラム)として、若しくはモル容量(モル/モル)として、又は他の名称(モル/グラム、グラム/モル等)で表すことが可能である。
上述の通り、本発明のMOF固体では、ルイス塩基ガスの少なくとも一部がMと配位結合する。効果的には、乾燥固体のグラム毎の少なくとも1乃至5mmolのガスがMと配位結合する。
Mと配位結合しないガスの一部は、効果的には、孔内の自由空間を充填することが可能である。
本発明のMOF固体は、剛な構造体を有し、例えば、溶解力を有する非配位結合カルボン酸等であり得る内容物が孔から空になるとわずかに収縮するにすぎないロバストな構造の形態のものであってよく、例えば、膨張及び収縮し、それにより、例えば、溶媒及び/又はガスであり得る吸着分子の性質の関数として孔の口径が変動し得る柔な構造の形態のものであってもよい。
本発明の目的では、「剛な構造」という語は、膨張又は収縮が非常に小さい(すなわち、振幅が最大で10%の)構造を意味することを意図している。
特に、本発明によるMOF固体は、0%乃至10%の範囲に及ぶ振幅で膨張又は収縮する剛な構造を有し得る。
剛な構造は例えば、八面体の三量体又は連鎖に基づいて構成し得る。
本発明の実施例によれば、剛な構造のMOF固体は、乾燥相において、5%乃至50%、好ましくは18%から31%、の質量パ−セントMを有し得る。効果的には、Mはここでは鉄を表す。
本発明による剛な構造のMOF固体は、0.4乃至6nm、具体的には0.5乃至5.2nm、より具体的には0.5乃至3.4nmの孔サイズを有し得る。
本発明による剛な構造のMOF固体は、0.5乃至4cm/g、具体的には、0.05乃至2cm/gの孔容積を有し得る。
本発明の目的では、「柔な(柔軟な)構造」という語は、大きな振幅で、具体的には、10%を超える振幅で、好ましくは、50%を超える振幅で、膨張又は収縮する構造を意味することを意図している。
柔な構造は例えば、八面体の三量体又は連鎖に基づいて構成し得る。
特に、本発明によるMOF材料は、10乃至300%、好ましくは50乃至300%の範囲に及ぶ振幅で膨張又は収縮する柔な構造を有し得る。
本発明の特定の一実施例によれば、柔な構造のMOF固体は、乾燥相において、5%乃至40%、好ましくは18%から31%、の質量パ−セントMを有し得る。効果的には、Mはここでは鉄を表す。
例えば、本発明の意味合いでは、柔な構造のMOF固体は、0.4乃至6nm、具体的には0.5乃至5.2nm、より具体的には0.5乃至1.6nmの孔サイズを有し得る。
例えば、本発明による柔な構造のMOF固体は、0乃至3cm/g、具体的には、0乃至2cm/gの孔容積を有し得る。
更に、本発明者は、以下「実施例」の部分で記載するように、使用される溶媒の性質及びリガンドの性質に柔軟性の振幅が依存するということを実験的に明らかにした。
種々のMOF材料は、「MIL」(「ラボワジエ材料研究所」の略称)として知られているベルサイユのラボワジエ研究所の本発明者によって開発されている。前述の構造の名称「MIL」には、種々の固体を識別するために、本発明者によって表される任意の番号nが続く。
本発明の意味合いでは、本発明者は、式(I)に対応する、3次元の連続単位をMOF固体が含み得るということを明らかにした。
本発明の一実施例では、MOF固体は、式(I)に対応する3次元の連続した鉄(III)カルボキシレ−トを含み得る。前述の鉄(III)カルボキシレ−トは、MIL−88、MIL−89、MIL−96、MIL−100、MIL−101及びMIL−102を含む群から、より具体的には、MIL−88A、MIL−88B、MIL−88Bt、MIL−88C、MIL−88D、MIL−88E、MIL−89、MIL−96、MIL−100、MIL−101及びMIL−102を含む群から選ぶことが可能である。前述の単位は、「実施例」の部分において提示している。
具体的には、MOF固体は、
MIL−88Aなどの柔な構造のFeOX[C(CO
MIL−88Bなどの柔な構造のFeOX[C(CO
MIL−88Cなどの柔な構造のFeOX[C10(CO
MIL−88Dなどの柔な構造のFeOX[C12(CO
MIL−89などの柔な構造のFeOX[C(CO
MIL−96などの剛な構造のFe12O(OH)18(HO)[C(CO
MIL−100などの剛な構造のFeOX[C(CO
MIL−101などの剛な構造のFeOX[OC−C−CO]、
MIL−102などの剛な構造のFe[C10(COを含み、Xが、上記で定義された通りである群から選ばれる、式(I)に対応する3次元の連続単位を含み得る。
更に、同じカルボン酸リガンドL及び同じ鉄基(三量体)から、本発明者は、同じ一般式(I)を有するが、異なる構造を有するMOF材料を得ることができている。これは例えば、固体MIL−88B及び固体MIL−101の場合である。具体的には、固体MIL−88Bと固体MIL−101との差は、八面体の三量体とのリガンドの結合の態様にあり得る。リガンドLは、MIL−101固体では、硬な四面体の形態において凝集する一方、MIL−88B固体では、三方両錐を形成し、それにより、三量体間のスペ−シングが可能になる。
前述の種々の材料は、以下の「実施例」の部分で提示する。前述のリガンドの凝集の態様は、合成中に、例えばpHを調節することによって、調節することが可能である。例えば、以下「実施例」の部分で説明するように、MIL−88固体は、MIL−101固体よりも酸性度が低い媒質において得られる。
更に、本発明のMOF固体は、粒子のステルスに、かつ/又は特定の生物学的標的に向けた、化合物のベクトル化に関連付けられた必要性を満たすように分子をその表面上にグラフト化することを可能にし得る。よって、これにより、活性成分の生体分布を、より標的化されたやり方で改善することが可能になる。
よって、特定の実施例によれば、本発明によるMOF固体は任意的には、少なくとも1つの有機表面剤をその表面上に有し得る。前述の剤は、固体の表面上にグラフト化又は沈着させる(例えば、静電相互作用、ファンデルワ−ルス結合、水素結合などの共有結合により、結合されるか、又は表面上に吸着される)場合がある。表面剤は、MOF固体の製造中に噛合いによって取り込むこともできる、[10、28]。
本発明によれば、「表面剤」という語は、固体の表面を部分的に、又は全体的に覆い、材料の表面特性を調節することを可能にする分子を意味することを意図している。例えば、
その生体分布を(例えば細網内皮系(「ステルス」)によるその認識を避けるように)修飾し、
口投与、眼投与、又は鼻投与中に、効果的な生体吸着特性が与えられ、かつ/又は、
特定の病的器官/組織等の特定の標的化を行うことを可能にする。
本発明によれば、いくつかの表面剤は、上記特性を組み合わせるために使用することができる。
本発明によれば、有機表面剤は、例えば、
オリゴ糖(例えば、シクロデキストリン)
多糖(例えば、キトサン、デキストラン、フコイダン、アルギナ−ト、ペクチン、アミロ−ス、澱粉、セルロ−スやキシラン)
グリコサミノグリカン(例えば、ヒアルウロン酸又はヘパリン)
ポリマ−(例えば、ポリエチレングリコ−ル(PEG)、ポリビニルアルコ−ル、又はポリエチレンイミン)
サ−ファクタント(例えば、プルロニック又はレシチン)
ビタミン(例えば、ビオチン)
コエンザイム(例えば、リポ酸)
抗体又は抗体フラグメント、
アミノ酸又はペプチド
を含む群から選ぶことができる。
表面剤は、標的分子(すなわち、生体標的を認識するか、生体標的によって特に認識される分子)であってもよい。よって、標的分子との、本発明のMOF固体の組み合わせにより、この生体細胞、生体組織、又は器官標的に向けて生成物をベクトル化することが可能になる。
よって、有機表面剤は、ビオチン、キトサン、リポ酸、抗体又は抗体フラグメント、及びペプチドを含む群から選ばれる標的化分子であり得る。
例えば、表面におけるビオチンの存在は、例えば単純な培養により、リガンドを容易に結合させるために活用することが可能である。これを行うために、刊行物[29、30]記載のプロトコルを使用することが可能である。
この表面修飾手法は、MOF固体がガスを含んでいてもMOF固体のコアを妨害しないという利点、MOF固体の合成後に行うことができるという利点、及び、よって、考えられる種々のカバリングを提供するという利点を有する。
更に、厳密な規定(例えば、生体吸着、特定の認識等)を満たすために、表面剤として粒子(MOF)と相互作用することができる機能を担持するポリマ−の混合を使用することも考えられる。
本発明の主題は、本発明に規定されたMOF固体を調製する方法であって、
(i) 極性溶媒中で、
金属イオンMを含む配位化合物、又は金属塩Mの金属Mの形態の少なくとも1つの無機金属前駆物質を含む少なくとも1つの溶液と、
*−C(=O)−R(q個の基を含むラジカルRを含む少なくとも1つのリガンドL’とを配合してMOF材料を得る工程であって、
q及びRは前述の通りであり、
は、ラジカルRとの基の付着点を表し、
は、OHOY(ここで、Yは、アルカリ金属カチオンである)、ハロゲンラジカル−ORラジカル−O−C(=O)R 、及びラジカル−NR を含む基から選ばれ、ここで、R及びR4’は、C1−12アルキル・ラジカルである工程と、
(ii) (i)で得られたMOF材料を活性化させる工程と、
(iii) 工程(ii)で得られたMOF材料をルイス塩基ガスと接触させ、固体を得るようにその座標の少なくとも一部がMと配位結合する工程と
を含む少なくとも1つの反応工程を含む方法でもある。
Mは、上記遷移金属のイオンである。
MOF材料の調製は好ましくは、例えば、加熱(例えば、水熱又はソルボサ−マル状態)により、又は、更にマイクロ波、超音波、グラインディング、超臨界流体を伴うプロセス等によって供給され得るエネルギの存在下で行うことができる。対応するプロトコルは当業者に知られているものである。水熱又はソルボサ−マル状態の場合に使用することが可能なプロトコルの非限定的な例は例えば、[20]に開示されている。マイクロ波による合成については、使用することが可能なプロトコルの非限定的な例は例えば、[21、22、23、24]に開示されている。ロ−ル・ミルの存在下における状態については、例えば、刊行物[25、26、27]を参照されたい。
水熱又はソルボサ−マル状態(その反応温度は0乃至220℃の範囲に及び得る)は一般に、温度が溶媒の沸点を下回るとガラス(又はプラスチックの)容器内で行われる。温度が高い場合、又は反応がフッ素の存在下で行われる場合、金属ボンベに挿入されるテフロン体が使用される[20]。
使用される溶媒は一般に、極性である。特に、溶媒として、水、アルコ−ル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジエチルホルムアミド、クロロホルム、シクロヘキサン、アセトン、シアノベンゼン、ジクロロメタン、ニトロベンゼン、エチレン・グリコ−ル、ジメチルアセトアミドを使用することが可能であり、又はこれらの溶媒の混合を使用することが可能である。
混合物の化合物の、より好適な可溶化のために合成の何れの工程においても、更に多くの共溶媒のうちの1つを追加することもでき、特に、モノカルボン酸(酢酸、蟻酸、安息香酸等など)であり得る。
混合物のpHを調節するために、1つ又は複数の添加物を合成中に添加することもできる。前述の添加物は、無機酸、有機酸、無機塩基及び有機塩基から選ばれる。例として、添加物は、HF、HCl、HNO、NSO、NaOH、KOH、ルチジン、エチルアミン、メチルアミン、アンモニア、尿素、EDTA、トリプロピルアミン及びピリジンを含む群から選び得る。
好ましくは、反応工程(i)は、
0°C乃至220°C、好ましくは50°C乃至150°Cの反応温度、
0乃至1000rpm(分毎の回転数)の攪拌速度、好ましくは0乃至500rpmの攪拌速度、
1分乃至144時間、好ましくは1分乃至15時間の反応時間、
0乃至7、好ましくは1乃至5のpH、
溶媒、前駆体、リガンド、又はそれらの混合物に対する少なくとも1つの共溶媒の添加(上記共溶媒は、酢酸、蟻酸及び安息香酸を含む群から選ばれる)、
が、直鎖の、又は分岐されたC乃至Cのアルキル・ラジカル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジエチルホルムアミド、クロロホルム、シクロヘキサン、アセトン、シアノベンゼン、ジクロロメタン、ニトロベンゼン、エチレン・グリコ−ル、ジメチルアセトアミドであるR−OHアルコ−ル類、水を含む群から選択される溶媒、又は(混和できても混和できなくてもよい)前述の溶媒の存在下、
超臨界媒質内(超臨界CO内)、
マイクロ波下及び/又は超音波下、
電気化学的な電気分解状態下、
ロ−ル・ミルを使用した状態下、
ガス流内
という反応状態のうちの少なくとも1つに応じて行うことができる。
上述したように、工程(iii)でルイス塩基ガスとMOF材料を接触させる前に、工程(i)から導き出される材料を工程(ii)で活性化する必要がある。
この活性化工程(ii)は、MOF材料の孔を空け、ガスの配位結合のためにアクセス可能にすることを可能にする。空にすることは、例えば、25乃至300°C、具体的には50乃至250°C、更に具体的には100乃至250°Cの温度での固体の加熱の有無にかかわらず、ガス流(ヘリウム、窒素、空気等)下又は一次真空下若しくは二次真空下での活性化により、反応媒質に存在している溶媒及び/又は水分子の退出によって行うことが可能である。加熱は、1時間乃至96時間(通常、3時間乃至5時間)の期間の間、行うことが可能である。
工程(ii)は、zが2乃至4であるMz+イオンを与えるためのMOF材料の金属中心Mの還元の工程であってもよい、活性化状態に応じて、金属中心は部分的に還元しても、全部を還元してもよい。
金属中心は、別々の金属又は同一の金属(例えば、チタンの存在下、マンガンの存在下、又はジルコニウムの存在下での、鉄などの1つ若しくは複数の金属の混合物、あるいは鉄のみ)でできていることがあり得る。
金属中心が部分的に還元されると(特に、鉄の一部が酸化状態+II(z=2)にあるか、又は、マンガンの一部が酸化状態+III(z=3)にある場合、ガス分子の一部は、逆供与効果を介して金属と、より強く配位結合し得る。「逆供与」という語は、ガスの反結合性軌道に金属Mの電子密度を移すことを意味することを意図している。これは、金属中心毎に配位結合されたガス分子の数における増加をもたらす。最終的なMOF固体はその場合、還元された金属イオンと配位結合されたガス分子をより大量に含む。結果として生じるMOF固体は、その場合、より大きなガス貯蔵容量を有する。
更に、金属中心の部分的な還元は、MOF固体による、ガスの放出の持続時間に対する影響を有し、上記持続時間はかなり、増加する。
活性化工程(ii)は、高温度で、かつ、減圧下で行うこともできる。「減圧」という語は、1乃至10−2Pa、好ましくは10−3Pa乃至10−5Paの範囲に及ぶ圧力を意味することを意図している。
例えば、活性化は、50乃至250°Cで、1乃至10−2Pa、又は10−3乃至10−5Paの圧力下で行うことが可能である。
本発明の方法の工程(iii)では、工程(ii)で活性化されたMOF材料は、少なくとも1つのルイス塩基ガスと接触させる。ガスは、純粋な形態、又は不活性ガスとの混合物であり得る。
工程(iii)におけるガスと固体を接触させることは、−150°C乃至100°C.の範囲内に及ぶ温度で行うことが可能である。
工程(iii)は、10乃至10Paの範囲に及ぶ圧力で行うことも可能である。
特定の一実施例では、ルイス塩基ガスは好ましくはNOである。その場合、工程(iii)は−100°C乃至+50°Cの範囲に及ぶ温度で行うことが可能である。NOを固体と接触させることは、10Pa乃至10Paの範囲に及ぶ圧力で行うことが可能である。
想定されたアプリケ−ションに応じて、ルイス塩基ガスの混合物を方法の工程(iii)において使用することが可能である。
本発明によるMOF固体は、乾燥固体のグラム毎の0.5乃至50mmolのガス装填容量を有し得る。
上述の通り、ガスの少なくとも一部は、Mと配位結合し得る。効果的には、本発明による固体は、Mと配位結合された乾燥固体のグラム毎の少なくとも1乃至5mmolを有し得る。
本発明の特定の一実施例によれば、本発明のMOF固体が、少なくとも1つの表面剤をその表面に有する場合、本発明によるMOF固体を調製する方法は、少なくとも1つの有機表面剤を上記固体に付着させる工程(iv)も含み得る。
この付着工程(iv)は、反応工程(i)中若しくは反応工程(i)後、又は、さもなければ、活性化工程(ii)後であり、かつ、MOF材料をガスと接触させる工程(iii)前に行うことが可能である。例を以下に記載する。
本発明の調製の方法は、少数の工程において、かつ、高い収率で、純粋かつ均質である結晶MOF固体を得ることを可能にするという利点を有する。これにより、合成時間及び製造コストが削減される。
更に、本発明の固体の特定の構造的特性により、特に、柔軟性の点で、又は孔サイズの点で、高装填容量、高選択性、及び高純度の吸着剤になるということも本発明者によって実証された。したがって、好適なエネルギ・コスト及び、より長い放出時間を有する、生物学的関心を有するルイス塩基ガスの分子(例えば、NO、CO又はHSの分子)の選択的な吸着も可能になる。よって、本発明者によって行われた調査研究により、生物学的関心のガス、放出の持続時間、及びガスの量の点で調節される、調節された放出、及び吸着のための本発明によるMOF材料の利点が実証された。
その構造により、本発明のMOF固体は、ガスの放出の持続時間を調節することが可能である。よって、本発明のMOF固体により、ガスの放出の持続時間は1乃至100時間の範囲に及び得る一方、従来技術のゼロライトの場合、この放出の持続時間は、水蒸気圧下で10時間を超えない[10、11]。
更に、本発明のMOF固体は、既知のジオライトのものよりも実質的に大きいルイス塩基ガスの貯蔵及び吸着のための容量を有する。例えば、本発明のMOFは、2.5乃至4.5mmol/gの範囲に及ぶNO吸着容量を有し得る一方、既知のゼオライトの場合、この容量は1.5mmol/g.未満である。これは、特定の適用に使用すべき材料の量を削減することを可能にする。
更に、吸着容量がより大きいことにより、ガスの放出が連続して行われ得る材料を有することが可能になる。ガスの放出は、材料がその表面に、上記少なくとも1つの標的化剤を含む場合にも、標的化することが可能である。
本発明は、薬剤としてMとその少なくとも一部が配位結合する、生物学的関心を有する少なくとも1つのルイス塩基ガスで装填された、本発明によるMOF固体の使用にも関する。本発明によれば、上記ガス、又はガスの混合物は、孔に含まれ、少なくとも部分的にMと配位結合され得る。
特に、本発明によるMOF固体は、高い吸着容量を有するという利点を有し、例えば、その不安定性、その高い反応性、その低い可溶性等により、特定の問題を表し得るガスの分子を効率的に吸着することを可能にする。
更に、ルイス塩基ガスは、生物学的関心を有する何れかの電子供与性ガス(NO、 CO、又はHS)であり得る[10、28]。
本発明によるMOFの特に効果的な用途には、(特に、外科手術後の体内へのステント、カテ−テル、補綴導管及び他の医療インプラントの挿入後の)血栓症の予防がある。この種の用途では、本発明のMOF固体は、例えば、前述の医療品に対するコ−ティングとしての役目を担い得、コ−ティングとして、単独で、又は他の治療薬と組み合わせて使用することが可能である。ガスが装填されたMOFは、ガス(又はガスの混合物)を放出することが可能である。その場合、異物と接触して血栓症が形成されることを防止するための効果的な手段を構成し得る。したがって、本発明のMOF固体は、抗血栓剤として使用することが可能である。単独での使用、又は、他の既知の抗血栓剤(例えば、クロピドグレル)と組み合わせた使用を想定することも可能である。
本発明は、本発明によるMOF固体を含む、医療品(例えば、外科手術後の、体内へのステント、カテ−テル、補綴導管、及び他の医療インプラント)にも及ぶ(Keefer L.K., Nat. Mater. 2003, vol. 2, 357 [31]。
更に、本発明によるMOF固体は、化粧品又は皮膚科学の分野において使用するために、生物学的関心を有する少なくとも1つのルイス塩基ガスで装填することが可能である。NOの例えば、特に化粧用クリ−ムの分野における適用の場合に非常に効果的であり得る。本発明のMOF固体の粒子を分散させることができるエマルジョンの含水量に応じて、NOの調節可能な放出により、持続的に皮膚を殺菌することが可能になる。更に、MOF固体の無機性・有機性により、化粧用クリ−ムにおけるその分散が容易になる。
本発明のNO装填MOF固体の使用によって生じ得る有益な化粧品用の効果又は皮膚科学上の効果には、例えば、
しわ防止効果、唇をふくよかな状態に戻し、その自然な赤色を濃くすること、皮膚における血液循環の増加及び/又は血管拡張の作用による、肌の色の均質化、及び皮膚の自然なピンク色の刺激、
UV光によって生じる皮膚損傷の緩和、
ざ瘡の治療における抗菌効果
がある。
上述したように、本発明のMOF固体は、従来技術の材料において未だ全く達成されていないような予期しない装填容量を有するという利点を有する。
更に、その構造により、調節することが可能な放出時間を実現可能にするという利点も有する。特に、本発明のMOF固体の剛な性質又は柔な性質は、放出されるガスの内容物、及びガス放出の力学に対する影響を有する。柔な構造を備えたMOF固体は特に、調節可能な持続時間での放出を実現可能にし得る。よって、疎水リガンドを含む柔な構造のMOF固体は、ガスの放出の持続時間を調整することを可能にする。
よって、上記柔な構造のMOF固体のMOFの使用は、より長い期間の間、NOなどの、生物学的関心を有するガスの放出の有望な代替策を構成し得る。
適切なガス(又はガスの混合物)で装填されると、元々有毒でないということを最初の毒性試験が示す前述の固体は、例えば、食品及び産業用調製を保存するための、特に、抗菌剤として、食品業界において大きな便益となり得る。特に、食品用調製が真空下に置かれると、食品中に本来存在している水と組み合わせて、本発明による少量のMOF固体の導入により、NOの、緩慢であり、かつ連続した放出がもらたされ、それにより、細菌生育を阻害し、微生物を破壊することが可能になり得る。
本発明の別の主題は、薬学的に、又は化粧用に受け入れ可能な媒介物、及び、本発明によるMOF固体を含む、薬学的組成、化粧用組成、又は皮膚科学的組成である。
更に、本発明によるMOF固体は、「実施例」の部分に記載した高陽性の毒性の研究の主題となっており、更に、生体分解可能と思われ、分解性の研究はなお進行中である。
よって、生物学的関心を有するガスの放出に使用される本発明のMOF固体は、従来技術における毒性に関連付けられた上述の問題を解消することを可能にする。
これは、低毒性の金属に基づいたMOFの使用は、生物学的状態下での適用を想定することを可能にするからである。
本発明の特定の一実施例によれば、MOF固体は、ガス及び薬学的活性成分で装填され得る。薬学的活性成分は、孔内に含まれ得る。これは、組み合わせた治療効果を得ることを可能にする。
特に、本発明によるMOF固体は、乾燥固体の質量%が1%乃至200%であり、例えば、乾燥固体の質量%が例えば1%乃至70%であり、すなわち、乾燥固体のグラム毎10乃至700mgである装填容量で、薬学的活性成分で装填することが可能である。
よって、本発明は、薬剤としての前述の固体の使用に及ぶ。
本発明のMOF固体がガス及び薬学的活性成分で装填された場合、それらを調製するための方法は、薬学的活性成分であり得る少なくとも1つの関心分子を上記固体に導入する工程(v)も含み得る。
上記導入工程は、関心分子で装填された固体を得るように、反応工程(i)中に、又は上記工程後に行うことが可能である。
当業者に知られている方法は何れも、導入工程(v)中に使用することが可能である。関心分子は例えば、
含浸により、関心分子の溶液内に材料を浸すことにより、又は、
関心分子の昇華、及び、次いで、材料によるガスの吸着により、
本発明のMOF材料に導入することが可能である。
別の実施例では、ガス又はガス混合物で装填された本発明のMOF固体は、それ自体が治療機能を有するリガンドLを有する。組み合わせた治療効果は、その場合、材料の溶解後のLの機能及びガスの放出によって得ることが可能である。
固体MIL−100(Fe)を表すX線回折図である。 固体MIL−100(Po=1atm)の77Kにおける窒素吸着等温線を表す図である。 化合物MIL−100(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 固体MIL−101(Fe)(lCu=1.5406A)を表すX線回折図である。 化合物MIL−101(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88A(上の曲線)、及び水中に懸濁させた固体MIL−88A(下の曲線)を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88A(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 乾燥状態の固体MIL−88B(下の曲線(b))、及び含水状態の固体MIL−88B(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88Bの(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 乾燥状態の固体MIL−89(曲線a)、DMF状態の固体MIL−89(曲線b)、及び含水状態の固体MIL−89(曲線c)を表すX線回折図である。 固体MIL−88Cを表すX線回折図である。 粗状態の合成化合物MIL−88Cの(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 乾燥状態の固体MIL−88D(下の曲線(b))、及び含水状態の固体MIL−88D(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88D(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88B−NO(上の曲線(a))、及び含水状態の固体MIL−88B−NO(下の曲線(b))を表すX線回折図である。 洗浄及び乾燥後の化合物MIL−88B−NO(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88B−2OH(下の曲線(c))、含水状態の固体MIL−88B−2OH(真ん中の曲線(b))、及び真空下で乾燥させた固体MIL−88B−2OHを表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88B−2OH(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88B−NH(下の曲線(b))、及び乾燥状態の固体MIL−88B−NH(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88B−NH(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88B−CH(上の曲線(a))、含水状態の固体MIL−88B−CH(真ん中の曲線(b))、及びDMFで溶媒和させた固体MIL−88B−CH(下の曲線(c))を表すX線回折図である。 粗状態の固体MIL−88B−Cl(下の曲線(b))、及び含水状態の固体MIL−88B−Cl(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88B−Cl(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88B−4CH(下の曲線(b))、及び含水状態の固体MIL−88B−4CH(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88B−4CH(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88B−4F(下の曲線(c))、含水状態の固体MIL−88B−4F(真ん中の曲線(b))、及びEtOHで溶媒和させた固体MIL−88B−4F(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88B−4F(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88B−Br(下の曲線(b))、及び含水状態の固体MIL−88B−4CH(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88B−Br(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 固体MIL−88E(Fe)を表すX線回折図である。 粗状態の固体MIL−88F(下の曲線(b))、及び含水状態の固体MIL−88F(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88F(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88D−4CH(下の曲線(b))、及び含水状態の固体MIL−88D−4CH(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 含水化合物MIL−88D−4CH(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88D−2CH(下の曲線(c))、含水状態の固体MIL−88D−2CH(真ん中の曲線(b))、及び濡れ状態の固体MIL−88D−2CH(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 粗状態の合成化合物MIL−88D−2CH(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88G(下の曲線(c))、DMFで溶媒和させた固体MIL−88G(真ん中の曲線(b))、及びピリジンで溶媒和させた固体MIL−88Gを表すX線回折図である。 粗状態の合成化合物MIL−88G(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−88G−2Cl(下の曲線(b))、及び乾燥状態の固体MIL−88G−2Cl(上の曲線(a))を表すX線回折図である。 粗状態の合成化合物MIL−88G−2Cl(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 粗状態の固体MIL−102(Fe)(曲線(a))、及び基準固体MIL−102(Cr)(曲線(b))を表すX線回折図である。 粗状態の合成化合物MIL−102(Fe)の(空気中の)熱重量分析を表す図である。 3、5、3’、5’−テトラメチルビフェニル−4、4’−ジ−カルボン酸を得るための反応手法を表す図である。 3、3’−ジメチルビフェニル−4、4’−ジ−カルボン酸を得るための反応手法を表す図である。 固体MIL−89nanoのSEM(走査型電子顕微鏡)によって得られる画像を表す図である。 固体MIL−88Ananoの、SEM(走査型電子顕微鏡)によって得られる画像を表す図である。 固体MIL−100nanoのSEM(走査型電子顕微鏡)によって得られる画像を表す図である。 固体MIL−88BtnanoのSEMによって得られる画像を表す図である。 固体MIL−88BnanoのSEMによって得られる画像を表す図である。 種々の温度で、真空下で活性化されたMIL−100Feにおいて存在している不飽和鉄部位の量を表す図である。 一晩中、120°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−100(Fe) の298KでのNO吸着等温線を表す図である。 時間t(時間単位)の関数としての固体MIL−100(Fe)からの蒸気圧下でのNO(NOrel(mmol/g))の放出を表すプロファイルである。 一晩中、真空下で、250°Cで活性化された固体MIL−100(Fe)からの蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを(右側の)一晩中、真空下で活性化されたMIL−100(Fe)についての298KでのNO吸着等温線を(左側に)表す図である。 固体MIL−88A、MIL−88B、MIL−88C、MIL−88D及びMIL−89における膨張及び収縮(呼吸)の現象を表す概略図である(乾燥形態(上部))と開形態(下部)との間での膨張振幅は図の下部におけるパ−センテ−ジとして表す)。 一晩中、150°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−88A(Fe) 及びMIL−88B(Fe)の298 KにおけるNO吸着等温線を表す図である。 一晩中、150°Cで活性化された、(下部の)固体MIL−88B(Fe)及び(上部の)固体MIL−88A(Fe)からの、蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す図である。 上部で、X線回折(l〜1.79 A)により、固体MIL−88Aの膨張の可逆性の研究を表し、下部で、溶媒の存在下での固体MIL−88AのX線回折図(l〜1.5406 A).を表す図である。 混成相MIL−53(a)、並びにMIL−88(b及びc)における柔軟性の説明手法を表す図である。 MIL−126(Fe)の結晶構造を表す図である(FeO6多面体は星付き、又は星なしで表し、2つのMIL−88D構造体を示す。炭素原子は黒で示す)。 固体MIL−126(Fe)(lCu=1.5406 A)を表すX線回折図である。 化合物MIL−126(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 MIL−126(Fe)(P0=1気圧)の窒素吸着等温線を表す図である。 鉄3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボキシレ−ト (lCu=1.5406 A)を表すX線回折図である。 粗状態の固体の2、5ジヒドロテレフタル酸鉄を表すX線回折図である(三方晶系対称性の相は、Dietzelらによって公表されたイソタイプである(コバルト及びニッケルによる(空間群R3))。 化合物の鉄3、3’、5、5’アゾベンゼンテトラカルボキシレ−トの(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析を表す図である。 鉄3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボキシレ−トの(P=1気圧)の窒素吸着等温線を表す図である。 (一滴の水の添加前の)未修飾材料MIL−88A(MIL88A)、(一滴の水の添加後の)未修飾材料MIL−88A(MIL88A+HO)、一滴の水の添加前に7%キトサンで修飾されたMIL−88A(MIL88AQ100)、及び一滴の水の添加後に7%キトサンで修飾されたMIL−88A(MIL88A Q100+HO)、並びに、一滴の水の添加前に2%キトサンで修飾されたMIL−88A(MIL88AQ25)及び一滴の水の添加後に2%キトサンで修飾されたMIL−88A(MIL88AQ25+HO)を表す図である。 未修飾材料MIL−88A(MIL88A、緑色)、2%キトサンで修飾された材料ML−88A(MIL−88A−Q25、黒色)、及び7%キトサンで修飾された材料ML−88A(MIL−88A−Q100、赤色)の熱重量分析を表す図である。 デキストラン−フルオレセイン−ビオチンで表面修飾された材料MIL−100(Fe)の共焦点顕微鏡画像を表す図である。 時間(t:単位(分))の関数として、ポリエチレングリコ−ルで表面修飾されたMIL−88Aの粒径(P:単位(nm))における変動を表す図である。 水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(曲線(a))、及び固体MIL−88A(Fe)からのリン酸緩衝液(曲線(b))中のNOの放出のプロファイルを表す図である(放出されるNOの量(左側(mmol.g−1単位でNOrel、及び右側(ppmNO)は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(曲線(a))、及び固体MIL−88B(Fe)からのリン酸緩衝液(曲線(b))中のNOの放出のプロファイルを表す図である(放出されるNOの量(左側(mmol g−1単位でNOrel、及び右側(ppmNO)は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 マイクロ波合成によって得られる固体MIL−88A−nanoを表すX線回折図である。 一晩中、真空下で、150°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−88A(Fe)−nanoの298 KにおけるNO吸着等温線を表す図である(吸着(曲線(a))されたNOの量(Noabs(単位:mmol.g−1))、及び脱着された(曲線(b))されたNOの量が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される)。 固体MIL−88A(Fe)(5ミクロン、曲線(a))及び固体MIL−88A(Fe)−nano(120nm、曲線(b))からの、水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す図である(放出されるNOの量(左側(mmol.g−1単位でのNOrel、及び右側(ppmNO)は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 一晩中、真空下で、150°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−88B(Fe)−NOからの298KにおけるNO吸着等温線を表す図である(吸着(曲線(a))されたNOの量(Noabs(単位:mmol.g−1))、及び脱着された(曲線(b))されたNOの量が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される)。 一晩中、真空下で、80°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−88B(Fe)−2OHの298KにおけるNO吸着等温線を表す図である(吸着(曲線(a))されたNOの量(Noabs(単位:mmol.g−1))、及び脱着された(曲線(b))されたNOの量が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される)。 固体MIL−88B(Fe)−NOからのリン酸緩衝液中のNOの放出のプロファイル(曲線(b))及び水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(曲線(a))を表す図である(放出されるNOの量(左側(mmol.g−1単位でNOrel、及び右側(ppmNO)は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 固体MIL−88B(Fe)−2OHからのリン酸緩衝液中のNOの放出のプロファイル(曲線(b))及び水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(曲線(a))を表す図である(放出されるNOの量(左側(mmol.g−1単位でNOrel、及び右側(ppmNO)は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 固体MIL−100Fe(曲線(a))、MIL−88A(曲線(b))、MIL−88B(曲線(c))、MIL−88−2OH(曲線(d))、及び固体MIL−88B−NO(曲線(e))からの、水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す図である(NO放出量(NOrel:単位(mmol.g−1))は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 一晩中、真空下で、350°Cで活性化された固体MIL−22の298KにおけるNO吸着等温線を表す図である(吸着(曲線(a))及び脱着(曲線(b))されたNOの量(Noabs(単位:mmol.g−1))が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される)。 水蒸気圧下で固体MIL−22によるNOの放出のプロファイルを表す図である(放出されるNOの量(NOrel、左側(mmol.g−1単位)、及び右側(ppmNO単位)は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 12時間の間、100°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−100(Fe)(100°C曲線)、12時間の間、250°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−100(Fe)(250°C(1)曲線)、及び20時間の間、250°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−100(Fe)(250°C(2)曲線)の圧力P(単位:バ−ル)の関数として303Kの温度での固体MIL−100(Fe)のCO吸着等温線(COads(単位:mmol/g))を表す図である。 プル−スト染色(鋼鉄青色)によって観察される肝臓の組織部位を表す図である(肝臓内に鉄の蓄積がみられる)。 固体CPO−27(ジヒドロオキソテレフタル酸Co)(曲線(a)及び(b))、CPO−27(2、5−ジヒドロオキソテレフタル酸Ni、M2(dhtp)(HO).xHO (M=Ni又はCo、dhtp=2,5−ジヒドロオキシテレフタル酸、x〜8))(曲線(c)及び(d))、MIL−100(トリメリック酸Fe)(曲線(e)及び(f))、HKUST(トリメリック酸Cu)(曲線(g)及び(h))、MIL−53(テレフタル酸Al)(曲線(i)及び(j))、並びにMIL−53(テレフタル酸Cr)(曲線(k)及び(l))の298KでのNO吸着等温線を表す図である。 固体CPO−27(ジヒドロオキソテレフタル酸Co)(曲線(a))、CPO−27(2,5−ジヒドロオキソテレフタル酸Ni、M2(dhtp)(H2O).xH2O(M=Ni又はCo dhtp=2,5−ジヒドロオキシテレフタル酸、x〜8))(曲線(b))、HKUST−1(トリメリック酸Cu)(曲線(c))、MIL−53(テレフタル酸Al)(曲線(d))、及びMIL−53(テレフタル酸Cr)(曲線(e))からの、水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す図である(NO放出量(NOrel:単位(mmol.g−1))は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 クリ−ムの形態での、固体MIL−88Aからの、水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(同じ状態下での3つのサンプル)を表す図である(NO放出量(NOrel:単位(mmol.g−1))は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 PBS溶液(曲線(c))における放出と比較した、粉末の形態(曲線(a))及びクリ−ムの形態(曲線(b))での、固体MIL−88A−nanoからの水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す図である(NO放出量(NOrel:単位(mmol.g−1))は、時間t(単位:時間)の関数として表される)。 鉄ニコチン酸2を表すX線回折図である(空間群P21/n、a=16.422899、b=21.423401,c=11.048300、beta=91.806999)。
他の利点は、例証の目的で表す添付図面によって示す、以下の実施例を読むと当業者に明らかになり得る。
実施例1 本発明の鉄カルボキシレ−トに関するデ−タ、及び鉄カルボキシレ−トの合成
上記実施例は、種々の鉄カルボキシレ−トの合成を表す。得られた固体は、その後、以下の手法によって特徴付けられた。
鉄カルボキシレ−ト固体の結晶構造の分析は、空気中の周囲温度で、シ−メンズ社D5000回折計(放射線CuKα λCu=1.5406A、モ−ドθ−2θ)を使用したX線(XR)回折によって行われている。図は、角距離(2θ(単位:°))又は細網間距離(d(単位:A 又はオングストロ−ム))で表す。
固体の多孔性(ラングミュア特異的表面積及び孔容積)の特徴付けが、Micromeretics ASAP−2010器具により、77Kで窒素吸着によって測定された。固体は、一晩中、一次真空下で、150°Cで事前に脱水した。固体による窒素吸着の等温線は、基準圧力P=1atmに対する、圧力Pの比の関数として、吸着された窒素の容積V(単位:cm/g)を表す曲線によって表す。
熱重量分析が、TA−器具モデル2050という器具を使用して、空気雰囲気下で行われた。加熱速度は2°C/分であった。固体の熱量分析によって生じる曲線は、温度T(単位:°C)の関数として、(%での)質量の損失Lmを表す。
固体の元素分析は、フランス・ベルネゾンのCNRS(フランス国立科学研究センタ−)の中央分析部門によって行われた。
有機分析
薬品、ポリマ−及び、一般に、合成製品におけるC、H、N、O、Sの微量分析(電量的検出、カタロメ−タ検出、又は細胞の赤外線検出による)。
無機分析
使用された主な手法
各種検出器によるICP−AES(誘導結合プラズマ−原子放出分析)
ICP−MS(誘導結合プラズマ質量分析)四重極型質量分析計又は磁場偏向型質量分析計
CVAAS(冷原始吸着分光)
ICP/MS/HPLC結合(誘導結合プラズマ/質量分析、高性能液体クロマトグラフィ)
X線蛍光
サンプルを濡らす処理、サンプルを乾燥させる処理、又はサンプルのマイクロ波処理
a) MIL−100(Fe)又はFeO[C−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
鉄カルボキシレ−トMIL−100(Fe)は2つの状態(フッ化水素酸を含む状態、又はフッ化水素酸なしの状態)に応じて合成された。
フッ化水素酸を含む合成状態
鉄金属粉末56mg(1mmol、Riedel de Haen社販売、99%)及び1、3、5−ベンゼントリカルボン酸140mg(0.6mmol、1、3、5−BTC、Aldrich社販売、99%)を、0.6mlの2M硝酸(VWR社販売、50%)及び0.4mlの5Mフッ化水素酸(SDS社販売、50%)を添加した5mlの蒸留水に分散させる。混合物全体が、Paar社の金属ボンベに入れた23mlテフロン体に入れられ、150°Cで6日間の間、そのままの状態にされ、温度上昇段階は12時間であり、温度降下段階は24時間である。固体は、濾過によって回収される。
固体(200mg)は、次いで、孔内に残存しているトリメシン酸を除去するために3時間の間、攪拌して、還元状態で100mlの蒸留水に懸濁させる。固体は、次いで、濾過によって回収される。
フッ化水素酸なしの合成状態
27gのFeCl6H2O(1mmol、Alfa Aesar社販売、98%)及び140mg(0.6mmol)の1、3、5−ベンゼントリカルボン酸(1、3、5−BTC、Aldrich社販売、99%)を5mlの蒸留水中に分散させる。混合物全体を、130°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は次いで、除去し、アセトンで洗浄する。
固体(200mg)は次いで、孔内に残存しているトリメシン酸を除去するために、3時間の間、攪拌しながら、還元状態で100mlの蒸留水中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収される。
鉄カルボキシレ−ト固体MIL−100(Fe)の特性デ−タ
X線回折による固体MIL−100(Fe)の結晶構造の分析により、図1に表すX線回折図が得られる。
結晶構造の特性は以下の通りである。
空間群は、Fd−3m(No.227)である。
単位セル・パラメ−タは、a=73.1 Aであり、単位セル体積V=393000Aである。
(圧力P=1atmでの)固体MIL−100(Fe)の77Kでの窒素吸着等温線は図2に表す。この固体の特異的表面積(ラングミュ−ル)は、2900m.g−1に近い。
化合物MIL−100(Fe)の熱重量分析によって生じる曲線は図3に表す。この図は、(%での)質量の損失Lmを温度T(単位:°C)の関数として表す。
以下の表は、X=Fの場合における、固体MIL−100(Fe)又はFeO[C−(CO.X.nHOの元素分析を表す。
b)MIL−101(Fe)又はFeO[C−(CO.X.nHO(X=F、Cl,OH)
固体MIL−101(Fe)の合成
0.27g(1mmol)のFeCl.6H2O及び249mg(1.5mmol)の1,4−ベンゼン・ジカルボン酸(1、4−BDC、Aldrich社販売、99%)を、10mlのジメチルホルムアミド(DMF、Fluka社販売、98%)中に分散させる。混合物は、Paar社金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に、100°Cで12時間の間、入れたままにしておく。固体は次いで、除去し、アセトンで洗浄する。
固体MIL−101(Fe)の特性デ−タ
固体MIL−101(Fe)のX線回折図は図4に表す。
結晶構造の特性は以下の通りである。
空間群は、Fd−3m(No.227)である。
298Kでの固体MIL−101(Fe)の単位セル・パラメ−タは、a=89.0A及び単位セル体積V=707000A3である。
(X=Fの場合の)乾燥固体の理論的な元素組成は、Fe24.2%、C41.4%、F2.7%、及びH1.7%である。
c) MIL−88A(Fe)又はFeO[C−(CO.X.nHO (X=F、Cl、OH)
固体MIL−88A(Fe)の合成
0.27g(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社販売、98%)及び116mg(1mmol)のフマル酸(Aldrich社、99%)を、0.4mlの2M NaOH(Alfa Aesar社、98%)を添加した5mlのジメチルホルムアルデヒド(DMF、Fluka社、98%)中に分散させる。100°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に混合物を入れたままにしておく。固体は次いで、除去し、アセトンで洗浄する。
固体(200mg)は次いで、孔内に残存している溶媒を除去するために、12時間の間、攪拌しながら、100mlの蒸留水中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収される。
固体MIL−88A(Fe)の特性デ−タ
固体の結晶構造の分析により、以下の表に記載された特性が得られる。
X線回折図は図6に表す。
含水状態の化合物MIL−88A(空気中、2°C/分の加熱速度)の熱重量分析の結果は図7に表す。(%での)重量の損失LMは温度T(単位:°C)の関数として表す。
化合物MIL−88Aは、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
元素分析は以下の表に表す。
d)MIL−88B(Fe)又はFeO[C−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88B(Fe)の合成
0.27g(1mmol)のFeCl.6HO (Alfa Aesar社、98%)及び116mg(1mmol)の1、4−ベンゼン・ジカルボン酸(Aldrich社、98%)を、0.4mlの2M水酸化ナトリウム(Alfa Aesar社、98%)を添加した5mlのジメチルホルムアミド(DMF、Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、100°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は次いで除去し、アセトンで洗浄する。
200mgの固体は、孔内に残存している溶媒を除去するために、12時間の間、攪拌しながら、100mlの蒸留水中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収される。
固体MIL−88B(Fe)の特性デ−タ
固体の結晶構造の分析により、以下の表に記載された特性が得られる。
図8は、乾燥状態の固体及び含水状態の固体のX線回折図を表す。
含水状態の化合物MIL−88B(空気中、2°C/分の加熱速度)の熱重量分析の結果は図9に表す。(%での)重量の損失Lmは温度T(単位:°C)の関数として表す。
化合物MIL−88Bは、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
e) MIL−89(Fe)又はFeO[C−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−89(Fe)の合成
172mg(1mmol)(Dziobkowskiらによる、Inorg Chem.,1982, 20, 671[14(参考文献)]記載の合成によって生成される)酢酸鉄、及び150mg(1mmol)のムコン酸(Fluka社、97%)を、0.35mlの2M水酸化ナトリウム(Alfa Aesar社、98%)を添加した10mlのメタノ−ル(Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、100°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は次いで除去し、アセトンで洗浄する。
200mgの固体は、孔内に残存している溶媒を除去するために、12時間の間、攪拌しながら、100mlの蒸留水中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収される。
固体MIL−89(Fe)の特性デ−タ
図10は、乾燥状態の固体MIL−89(Fe)、DMFで溶媒和させた固体MIL−89(Fe)、及び含水状態の固体MIL−89(Fe)のX線回折図a)、b)及びc)を表す。
化合物MIL−89(Fe)は、77Kで窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
f)MIL−88C(Fe)又はFeO[C10−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88C(Fe)の合成
172mg(1mmol)の酢酸鉄(実施例2によって合成される)及び140mg(1mmol)の2、6−ナフタレンジカルボン酸(Aldrich社、95%)を、5mlのジメチルホルムアミド(DMF、Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、150°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れられた23mlのテフロン体に入れたままにしておく(温度上昇段階は12時間であり、温度降下段階は24時間である)。固体は、濾過によって回収される。固体は、15時間の間、空気下で150°Cで乾燥させる。
固体MIL−88C(Fe)の特性デ−タ
固体の結晶構造の分析により、以下の表に記載された特性が得られる。
図11は、固体MIL−88CのX線回折図を表す。
(空気中、2°C/分の加熱速度での)粗状態の合成化合物MIL−88Cの熱重量分析の結果を図12に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
g)MIL−88D(Fe)又はFeO[C12−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88D(Fe)の合成
270mg(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社、98%)及び140mg(0.6mmol)の4,4’−ビフェニルジカルボン酸(Fluka社、95%)を、5mlのジメチルホルムアミド(DMF、Aldrich社、99%)に分散させる。混合物は、100°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れられた23mlのテフロン体に入れたままにしておく(温度上昇段階は1時間であり、温度降下段階は1時間である)。固体は、濾過によって回収される。
固体は、次いで、15時間の間、空気中で150°Cで乾燥させる。
固体MIL−88D(Fe)の特性デ−タ
固体の結晶構造の分析により、以下の表に記載された特性が得られる。
図13は、粗状態の固体MIL−88D(下の曲線(b))及び含水状態の固体MIL−88D(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
含水状態の化合物MIL−88D(Fe)の熱重量分析の結果(空気中、2°C/分の加熱速度)は図14(温度Tの関数としての、重量の損失Lm)に表す。
この化合物は、77Kで窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
h)MIL−88B−NO(Fe)又はFeO[CNO−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88B−NO(Fe)の合成
0.27g(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社、98%)及び211mg(1mmol)の2−ニトロテレフタル酸(Acros社、99%)を、5mlの蒸溜水中に分散させる。混合物は、100°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を除去するために、100°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体中の10mlの無水エタノ−ルに懸濁させる。固体は次いで、濾過することによって回収し、100°Cで乾燥させる。
固体MIL−88b−NO(Fe)の特性デ−タ
図15は、粗状態の固体MIL−88B−NO(上の曲線(a))、及び含水状態の固体MIL−88B−NO(下の曲線(b))のX線回折図を表す。
洗浄及び乾燥後の、化合物MIL−88B−NO(Fe)の(空気中、2°C/分の加熱速度の)熱重量分析の結果は図16に表す。(%での)重量の損失Lmは温度T(単位:°C)の関数として表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
元素分析は以下の表に表す。
i)MIL−88B−2OH(Fe)又はFeO[C(OH)−(COX.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88B−2OH(Fe)の合成
354mg(1mmol)のFe(ClO.xHO(Aldrich社、99%)及び198mg(1mmol)の2、5−ジヒドロキシテレフタル酸(対応するジエチルエステルの加水分解によって得られる、Aldrich社、97%)は、5mlのDMF(Fluka社、98%)に分散する。混合物は、85°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
孔内に残存している酸を除去するために、生成物は、15時間の間、真空下で、150°Cで焼成する。
固体MIL−88B−2OH(Fe)の特性デ−タ
図17は、粗状態の固体MIL−88B−2OH(下の曲線(c))、含水状態の固体MIL−88B−2OH(真ん中の曲線(b))、及び真空下で乾燥させた固体MIL−88B−2OH(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
洗浄及び乾燥後の、化合物MIL−88B−2OH(Fe)の(空気中、2°C/分の加熱速度の)熱重量分析の結果は図18に表す。(%での)重量の損失Lmは温度T(単位:°C)の関数として表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
元素分析は以下の表に表す。
j)MIL−88B−NH(Fe)又はFeO[CNH−(CO.X.nHO(X=F、Cl,OH)
固体MIL−88B−NH(Fe)の合成
0.27g(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社、98%)及び180mg(1mmol)の2−アミノテレフタル酸(Fluka社、98%)を、5mlの無水エタノ−ル中に分散させる。混合物は、100°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
孔内に残存している酸を除去するために、固体は、2日間の間、200°Cで焼成する。
固体MIL−88B−NH(Fe)の特性デ−タ
図19は、粗状態の固体MIL−88B−NH(下の曲線(b))、及び真空下で乾燥させた状態の固体MIL−88B−NH(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
含水状態の固体MIL−88B−NH(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析の結果は図20に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
k)MIL−88B−CH(Fe)又はFeO[CCH−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88B−CH(Fe)の合成
354mg(1mmol)のFe(ClO.xHO(Aldrich社、99%)及び180mg(1mmol)の2−メチルテレフタル酸(Anzaloneらによる、J.Org. Chem. 1985, 50, 2128[15(参考文献)]に記載の合成に応じて調製)を、5mlのメタノ−ル(Fluka社、99%)中に分散させる。混合物は、100°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
DMFと、孔内に存在している酸を交換するために、200mgの固体を、周囲温度で攪拌しながら、10mlのDMFに懸濁させる。
固体MIL−88B−CH(Fe)の特性デ−タ
図21は、粗状態の固体MIL−88B−CH(上の曲線(a))、含水状態の固体MIL−88B−CH(真ん中の曲線(b))、及びDMFで溶媒和させた固体MIL−88B−CH(下の曲線(c))のX線回折図を表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
l)MIL−88B−Cl(Fe)又はFeO[CCl−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88B−Cl(Fe)の合成
354mg(1mmol)のFe(ClO.xHO(Aldrich社、99%)、及び、(実施例3の合成Aに応じて合成された)200mg(1mmol)の2−クロロテレフタル酸を、0.1mlの5M HF(SDS社、50%)及び0.1mlの1M HCl(Aldrich社、37%)を添加した10mlのDMF中に分散させる。混合物は、100°Cで5日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
得られた固体は、真空下で150°Cで焼成させる。
固体MIL−88B−Cl(Fe)の特性デ−タ
図21は、粗状態の固体MIL−88B−Cl(上の曲線(a))、含水状態の固体MIL−88B−Cl(真ん中の曲線(b))、及びDMFで溶媒和させた固体MIL−88B−Cl(下の曲線(c))のX線回折図を表す。
含水状態の固体MIL88B−Cl(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図23に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
m)MIL−88B−4CH(Fe)又はFeO[C(CH−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88B−4CH(Fe)の合成
0.27g(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社、98%)及び222mg(1mmol)の1、4−テトラメチルテレフタル酸(Chem Service社、95%)を、0.4 mlの2M水酸化ナトリウム(Alfa Aesar社、98%)を添加した10mlのDMF(Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、100°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を除去するために、12時間の間、周囲温度で攪拌しながら、100mlの水中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収される。
固体MIL−88B−4CH(Fe)の特性デ−タ
図24は、粗状態の固体(下の曲線(b))及び含水状態の固体(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
含水状態の固体MIL88B−4CH(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図25に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な約1200m/g(ラングミュ−ル)の表面積を表す。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズ(6−7 A)が十分であるからである。
n)MIL−88B−4F(Fe)又はFeO[C−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88B−4F(Fe)の合成
270mg(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社、98%)及び230mg(1mmol)のテトラフルオロテレフタル酸(Acros社。 98%)を、10mlの蒸溜水中に分散させる。混合物は、85°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を除去するために、2時間の間、周囲温度で攪拌しながら、20mlの水中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収される。
固体MIL−88B−4F(Fe)の特性デ−タ
図26は、粗状態の固体(下の曲線(c))、含水状態の固体(真ん中の曲線(b))、及びエタノ−ルで溶媒和された固体(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
含水状態の固体MIL88B−4F(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図27に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素N2を組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
o)MIL−88B−Br(Fe)又はFeO[CBr−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88B−Br(Fe)の合成
270mg(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社、98%)及び250mg(1mmol)の2−ブロモテレフタル酸(Fluka社、95%)を、0.2mlの5Mフッ化水素酸(SDS社、50%)を添加した10mlのDMF(Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、150°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
孔内に残存している酸を除去するために、生成物は、15時間の間、真空下で、150°Cで焼成させる。
固体MIL−88B−Br(Fe)の特性デ−タ
図28は、粗状態の固体(下の曲線(b))及び含水状態の固体(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
含水状態の固体MIL88B−Br(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図29に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
p)MIL−88E(Pyr)(Fe)又はFeO[C−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88E(Fe)の合成
270mg(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社、98%)及び204mg(1mmol)の2、5−ビラジンジカルボン酸(Aldrich社、98%)を、0.05mlの5M HF(SDS社、50%)を添加した5mlのDMF(Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、100°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
固体MIL−88E(Fe)の特性デ−タ
図30は、粗状態の合成固体MIL−88E(Fe).のX線回折図を表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
q)MIL−88E (Thio) (Fe)又はFe3O[C4H2S−(CO2)2]3.X.nH2O (X=F、Cl、OH)
固体MIL−88F(Fe)の合成
354mg(1mmol)のFe(ClO.xHO (Aldrich社、99%)及び258mg(1mmol)の2、5−チオフェンジカルボン酸(Aldrich社、99%)を、0.1mlの5M HF(SDS社、50%)を添加した2.5mlのDMF(Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、100°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を除去するために、12時間の間、周囲温度で攪拌しながら、100mlの水中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収される。
固体MIL−88F(Fe)の特性デ−タ
図31は、粗状態の固体(下の曲線(b))及び含水状態の固体(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
含水状態の固体MIL88F(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図32に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
r)MIL−88D−4CH(Fe)又はFeO[C12(CH−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88D−4CH(Fe)の合成
354mg(1mmol)のFe(ClO.xHO(Aldrich社、99%)、及び、(実施例3の合成Bに応じて合成された)298mg(1mmol)のテトラメチルビフェニル−4、4’−ジカルボン酸を、0.2mlの2M水酸化ナトリウム(Alfa Aesar社、98%)を添加した5mlのDMF(Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、100°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を除去するために、2時間の間、周囲温度で攪拌しながら、10mlのDMF中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収され、孔内に存在しているDMFは、15時間の間、真空下で、150°Cで焼成させることによって除去される。
固体MIL−88D−4CH(Fe)の特性デ−タ
図33は、粗状態の固体(下の曲線(b))及び含水状態の固体(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
含水状態の固体MIL−88D−4CH(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図34に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
s)MIL−88D−2CH(Fe)又はFeO[C12(CH−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88D−2CH(Fe)の合成
270mg(1mmol)のFeCl.6H2O(Alfa Aesar社、98%)及び268mg(1mmol)のジメチルビフェニル−4、4’−ジカルボン酸(実施例3に記載した合成Cによって合成される)を、0.25mlの5M HF(SDS社、50%)を添加した5mlのDMF(Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、150°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
孔内に残存している酸を除去するために、固体は、15時間の間、真空下で、150°Cで焼成させる。
固体MIL−88D−2CH(Fe)の特性デ−タ
図35は、粗状態の固体(下の曲線(c))、含水状態の固体MIL−88D−2CH(HO)(真ん中の曲線(b))及び水中に懸濁させた状態の固体MIL−88D−2CH(H20一滴)(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
粗状態の固体MIL−88D−2CH(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図36に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
t)MIL−88G(AzBz)(Fe)又はFeO[CH12−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体MIL−88G(Fe)の合成
118mg(0.33mmol)のFe(ClO.xHO(Aldrich社、99%)及び90mg(0.33mmol)の4、4’−アゾベンゼンジカルボン酸(Ameerunishaらによる、J.Chem.Soc.Perkin Trans.2 1995, 1679[参考文献 16]に記載された手法によって生成される)を、15mlのDMF(Fluka社、98%)中に分散させる。混合物は、150°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を交換するために、2時間の間、周囲温度で攪拌しながら、10mlのDMF中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収され、孔内に残存しているDMFは、15時間の間、真空下で、150°Cで焼成させることによって除去される。
固体MIL−88G(Fe)の特性デ−タ
図37は、粗状態の固体MIL−88G(下の曲線(c))、DMFで溶媒和させた固体(真ん中の曲線(b))、及びピリジンで溶媒和させた固体のX線回折図を表す。
粗状態の固体MIL88G(Fe).の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図38に表す。
この化合物は、77Kで窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
u)MIL−88G−2CL(AzBz−2Cl)(Fe)又はFeO[C12Cl−(CO.X.nHO (X=F、Cl、OH)
固体MIL−88G−2Cl(Fe)の合成
177mg(0.5mmol)のFe(ClO4)3.xH2O (Aldrich社、 99%)、 及び、 (実施例3に記載された合成Dに応じて合成された)169mg(0.5mmol)のジクロロ−4、4’−アゾベンゼン−ジカルボン酸を、15mlのDMF(Fluka社,98%)中に分散させる。混合物は、150°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を除去するために、2時間の間、周囲温度で攪拌しながら、10mlのDMF中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収され、孔内に残存しているDMFは、15時間の間、真空下で、150°Cで焼成させることによって除去される。
固体MIL−88G−2Cl(Fe)の特性デ−タ
図39は、粗状態の固体MIL−88G−2Cl(下の曲線(b))、及び乾燥状態の固体MIL−88G−2Cl(上の曲線(a))のX線回折図を表す。
粗状態の固体MIL88G−2Cl(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図40に表す。
この化合物は、77Kでの窒素にアクセス可能な(20m/gを上回る)表面積を表すものでない。乾燥構造は、窒素Nを組み入れるには孔サイズが小さすぎるからである。
v)MIL−102(Fe)又はFe[C10−(CO.nHO (X=F、Cl...)
固体MIL−102(Fe)の合成
270mg(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社。98%)及び268mg(1mmol)の1、4、5、8−ナフタレンテトラカルボン酸を、5mlの蒸溜水中に分散させる。混合物は、100°Cで15時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23 mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
固体MIL−102(Fe)の特性デ−タ
図41は、粗状態の固体MIL−102(Fe)(曲線(a))、及び固体MIL102(Cr)(曲線(b))のX線回折図を表す。
粗状態の固体MIL−102(Fe)の(空気中の、2°C/分の加熱速度での)熱重量分析は図42に表す。
この化合物は、77Kでの窒素により、低い特異的表面積(ラングミュ−ル表面積101m/g)を表す。
w)MIL−126(Fe)又はFe[C10−(CO.nHO (X=F、Cl...)鉄4、4’−ビフェニルジカルボキシレ−ト
固体MIL−126(Fe)の合成
270mg(1mmol)のFeCl.6HO(Alfa Aesar社、98%)及び140mg(0.6mmol)の4、4’−ビフェニルジカルボン酸(Fluka社、95%)を、5mlのジメチルホルムアミド(DMF、Aldrich社、99%)に分散させる。混合物は、150°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23 mlのテフロン体に入れたままにしておく(温度上昇段階は1時間であり、温度降下段階は1時間である)。固体は、濾過によって回収される。
固体は、次いで、15時間の間、一次真空下で150°Cで乾燥させる。
固体MIL−126(Fe)の特性デ−タ
固体MIL−126(Fe)の結晶構造は、MIL−88D(Fe)構造の相互浸透形態である、すなわち、MIL−88Dタイプのもつれた2つの結晶サブネットワ−クを有する(図59)。
固体の結晶構造の分析により、以下の表に記載された特性が得られる。
図60は、粗状態の固体MIL−126のX線回折図を表す。
粗状態の合成化合物MIL−126(Fe)(空気中、2°C/分の加熱速度)の熱重量分析の結果は図61に表す(温度Tの関数としての、重量の損失Lm)。
この化合物は、77Kの窒素にアクセス可能な大きな表面積(ラングミュ−ル)(2100m/gを超える)を表す(図62)。
y)鉄3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボキシレ−ト又はFe
[C12−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
固体鉄3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボキシレ−トの合成
118mg(0.3mmol)のFe(ClO.nHO(Aldrich社,98%)及び119mg(0.6mmol)の3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボン酸(以下に「合成I」として示す手順によって生成される)は、0.1mlの5Mフッ化水素酸(HF、SDS社、50%)を添加した5mlのジメチルホルムアミド(DMF、Aldrich社、99%)中に分散させる。混合物は、150°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく(温度上昇段階は1時間である)。固体は濾過によって回収する。
固体は、次いで、15時間の間、一次真空下で200°Cで乾燥させる。
合成I: 3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボン酸
15gの2−ニトロイソフタル酸(Aldrich社販売、98%)及び50gの水酸化ナトリウムは、225mlの蒸留水に入れられ、攪拌しながら50°Cに加熱させる。150mlの水中に溶解した100gのグルコ−ス(Aldrich社、96%)を添加する。混合物は15分間の間、攪拌され、次いで、周囲温度(20°C)で、3時間の間、混合物に空気を噴霧させる。ジナトリウム塩は、濾過で回収し、エタノ−ルで洗浄し、次いで、120mlの水中に再溶解する。塩酸(Aldrich VWR社販売、37%)は、1に等しいpHが得られるまで添加される。固体は、濾過することによって回収し、90°Cで、真空下で乾燥させる。
固体鉄3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボキシレ−トの特性デ−タ
図63は、粗状態の固体鉄3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボキシレ−トのX線回折図を表す。立方桐密な対称性の相は、インジウム(空間群Pa3)により、Eddaoudi教授のグル−プによって公表されたもののアイソタイプである[51]。
粗状態の合成化合物である鉄3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボキシレ−ト(空気中、2°C/分の加熱速度)の熱重量分析の結果は図65に表す(温度Tの関数としての、重量の損失Lm)。
この化合物は、77Kの窒素にアクセス可能な大きな表面積(ラングミュ−ル)(1200m/gを超える)(図66)を表す。
z)2、5−ジヒドロキソテレフタル酸鉄又はFeOC−C(OH)−CO)(HO).xH
固体2、5−ジヒドロキソテレフタル酸鉄の合成
270mg(1mmol)のFeClO.6HO(Alfa Aesar社、98%)及び200mg(1mmol)の2,5−ジヒドロキシテレフタル酸(対応するジエチルエステルの加水分解によって得られる、Aldrich社、97%)は、5mlのジメチルホルムアミド(DMF、Aldrich社、99%)中に分散させる。混合物は、150°Cで3日間の間、Paar社による金属ボンベに入れられた23 mlのテフロン体に入れたままにしておく(温度上昇段階は12時間であり、温度降下段階は24時間である)。固体は、濾過によって回収される。
固体は、次いで、15時間の間、一次真空下で150°Cで乾燥させる。
固体2、5−ジヒドロキシテレフタル酸鉄)の特性デ−タ
図64は、粗状態の固体2.5−ジヒドロキシテレフタル酸鉄のX線回折図を表す。三方晶系対称性の相は、(空間群R3)のコバルト及びニッケルにより、Dietzelら[61]によって公表されたもののイソタイプである。
実施例2 酢酸鉄(III)の合成
本発明によるMOF材料を合成するために以下の実施例において使用される酢酸鉄(III)は、以下のプロトコルによって合成される。この合成については、Dziobkowskiらによる刊行物(Inorg. Chem., 1982, 21, 671[14(参考文献)]を参照されたい。
6.72gの鉄金属粉末(Riedel−de−Haen社、99%)、64mlの脱イオン水、及び33.6mlの過塩素酸(水中、Riedel−de−Haen社、70%)を、磁気攪拌で混合し、3時間の間、50°Cで加熱させる。加熱が停止した後、溶液が、12時間の間、攪拌される。残留する鉄金属は沈降によって除去される。そして、容器の交換が続く。攪拌しながら、20.6mlの過酸化水素溶液(水中、Alfa Aesar社販売、35%)が小滴単位で添加され、混合物全体は、0°Cで氷の浴の中に入れたままにしておく。19.7gの酢酸ナトリウム(Aldrich社, 99%)は、攪拌しながら、青色溶液に、上記溶液を0°C乃至5°Cに維持する一方で添加させる。ガラス結晶皿(容積=0.5l)中にフッドの下で3日間の間、蒸発させるよう溶液をそのままにしておく。最後に、酢酸鉄の赤色結晶は濾過によって回収され、脱イオン氷水で非常にすばやく洗浄する。結晶は次いで、空気雰囲気中で乾燥させる。
実施例3 リガンドの合成
a) 合成A:クロロテレフタル酸の合成
6g(0.043mol)のクロロキシレン(Aldrich社販売、>99%)、16mlの硝酸(VWR社によって販売、70%)、及び60mlの蒸留水が、120mlのテフロン体に導入される。後者は、Paar社の金属ボンベに入れられ、12時間の間、170°Cで加熱される。生成物は、濾過によって回収され、次いで、蒸留水で入念に洗浄される。75%の収率が得られる。
H NMR (300MHz、d6−DMSO):δ(ppm):7.86(d、J=7.8Hz)、7.93(dd、J=7.8、1.2Hz)、7.96(d、J=1.2Hz)
b)合成B:3、5、3’、5’−テトラメチル−ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸の合成
この合成の反応手法は図43に表す。
段階1
10.2gのテトラメチルベンジジン(98%、Alfa Aesar社)を、0°Cで、39mlの濃塩酸(37%、Aldrich社販売)中に懸濁させる。ジアゾ化は、亜硝酸ナトリウム(50mlの水中の6g)の溶液を添加することによって行われる。0°Cで15分間の間、攪拌した後、ヨウ化カリウムの溶液(200mlの水中の70g)を、結果として生じる紫色溶液にゆっくり添加する。添加が完了すると、混合物は、周囲温度で2時間の間、攪拌させる。結果として生じる黒色の懸濁液は、水で洗浄させる黒色の沈殿物を回収するために除去される。固体が、ジクロロメタン(DCM、98%、SDS社販売)中で懸濁させる。1時間の間、攪拌した後、有機相は、沈降によって分離され、水相がDCMで抽出される。有機相は、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、次いで、灰色に近い固体の形態でのジヨ−ド中間体を得るように蒸発させる。(SDS社販売の)シリカ・カラム上の粗ペンタンの溶出により、モノヨ−ド化合物及びジヨ−ド化合物の混合物を得ることが可能になる。前述の化合物の混合物は、以下の段階において直接、使用される。
段階2
7.2gの粗ヨ−ド化合物を100mlのテトラヒドロフラン(THF、ナトリウム上で蒸留)中に溶解させた。−78°Cに冷却した後、(Aldrich社販売、2.5Mの)シクロヘキサン中の35mlのn−ブチルリチウムが添加される。溶液は、周囲温度に戻ることが可能であり、白色の懸濁液が2時間後に現れる。溶液は再び、−78°Cに冷却し、12mlのクロロぎ酸エチルが添加される。混合物を周囲温度状態にしておくと、1時間後に透明な黄色溶液が得られる。水とジクロロメタンとの分配、及びそれに続く、ジクロロメタンによる抽出により、粗ジエステルが得られる。この生成物は、シリカゲルクロマトグラフィによって精製され、溶出は、1/9 EtO/ペンタン混合物(移動率R=0.3)によって行われる。6.3gのジエステルが、無色固体の形態で得られる(ベンジジンから開始して42%の収率)。
得られるジエステルの特徴付け:H NMR(300MHz、CDCl)、δ(ppm)、1.29(t、J=7.2Hz、6H)、2.29(s、13H)、4.31(q、J=7.2Hz、4H)、7.12(s、4H)。13C NMR (75MHz、CDCl)、δ(ppm)、14.3(CH)、19.9(CH)、61.0(CH)、126.5(CH)、133.2(Cq)、135.5(Cq)、141.4(Cq)、169.8(Cq)。
段階3:
最後に、ジエステルを、5日間の間、還元状態で、(SDS社販売の)100mlの95%エタノ−ル中の9.7gの水酸化カリウムで加水分解する。溶液は真空下で濃縮し、生成物は水中に溶解させる。濃縮塩酸がpH1まで添加され、白色の沈殿物が形成される。これは、濾過によって回収され、水で洗浄され、乾燥される。5.3gの二酸がよって、白色固体(量的収率)の形態で得られる。
c)合成C:3、3’−ジメチルビフェニル−4、4’−ジカルボン酸
この合成の反応手法は図44に表す。
12.1gのジメチルベンジジンで開始して、合成Bについて説明したものと同じ手順が使用された。段階1の終了時に、18.4gの3、3’−ジメチル−4、4’−ジヨ−ドビフェニルが得られる(収率:74%)。
得られたジヨ−ド化合物の特徴付け
H NMR(300MHz、CDCl):δ(ppm):2.54(s、6H)、7.10(dd、J=2.2及び8.1Hz、2H)、7.46(d、J=2.2Hz、2H)、7.90(d、J=8.1Hz、2H)。13C NMR (75MHz、CDCl):δ(ppm):28.3(CH)、100.3(Cq)、126.0(CH)、128.3(CH)、139.4(CH)、140.4(Cq)、141.9(Cq)。
段階2及び段階3の終了時に、18.4gのジヨ−ド化合物から始めて、6.9gの3、3’−ジメチルビフェニル−4、4’−ジカルボン酸が得られる。
得られる合成物の特徴付け:
段階2の終了時に得られるジエステル及び段階3の終了時に得られる二酸は、刊行物(Shiotani Akinori, Z. Naturforsch. 1994, 49, 12, 1731−1736 [31(参考文献)]に記載されたものと同一の分光指標を有する。
d)合成D:3,3’−ジクロロ−4,4’−アゾベンゼンカルボン酸の合成
15gのo−クロロ安息香酸(Aldrich社販売、98%)及び50gの水酸化ナトリウムは、225mlの蒸留水に入れられ、攪拌しながら50°Cに加熱させる。150mlの水中に溶解した100gのグルコ−ス(Aldrich社、96%)を添加する。混合物は15分間の間、攪拌され、次いで、周囲温度で、3時間の間、空気を混合物に噴霧させる。ジナトリウム塩は、濾過で回収し、エタノ−ルで洗浄し、次いで、120mlの水に再溶解させる。塩酸(Aldrich VWR社販売、37%)は、1に等しいpHが得られるまで添加される。固体は、濾過することによって回収し、90°Cで、真空下で乾燥させる。
e)合成E:3、5、3’、5’−アゾベンゼンテトラカルボン酸
19gの5−ニトロイソフタル酸(Aldrich社販売、98%)及び50gの水酸化ナトリウムは、250mlの蒸留水に入れられ、攪拌しながら50°Cに加熱させる。150mlの水中に溶解した100gのグルコ−ス(Aldrich社、96%)の溶液を添加する。15分間の間、攪拌され、次いで、周囲温度で、3時間の間、空気を混合物に噴霧させる。結果として生成されるジナトリウム塩は濾過によって回収され、周囲温度で300mlの水中に溶解する。塩酸(VWR社、37%)は、1に等しいpHが得られるまで添加される。固体は、濾過することによって回収し、90°Cで、真空下で乾燥させる。
実施例4 本発明によるMOFナノ粒子の合成
a) MIL−89ナノ(nano)
MIL−89ナノの合成は、12時間の間、100°Cでオ−トクレ−ブ(Paar社のボンベ)中に0.25mlの2Mの水酸化ナトリウム(Alfa Aesar社、98%)を添加した、5mlのエタノ−ル(Riedel−de Haen社、99.8%)中のムコン酸(1mmol、Fluka社、97%)及び酢酸鉄(1mmol、実施例2に記載された合成によって合成)で始めて行われる。
200mgの固体は、孔内に残存している溶媒を除去するために、15時間の間、攪拌しながら、100mlの蒸留水中に懸濁させる。固体は次いで、10分間の間、5000rpmでの遠心分離によって回収される。
光散乱によって測定される粒子サイズは400nm(ナノメ−トル)である。
図45は、固体MIL−89ナノのSEM(走査型電子顕微鏡)によって得られる画像を表す。
ナノ粒子は、50−100nm(図45)という非常に均質な粒子サイズを有する、丸く、わずかに細長い形態を示す。
b)MIL−88Aナノ
材料MIL−88Aナノを得るために、FeCl.6HO(1mmol、Alfa Aesar社、98%)及びフマル酸(1mmol、Acros社、99%)を、15mlのエタノ−ル(Riedel−de Haen社、99.8%)中に分散させる。1mlの酢酸(Aldrich社、99.7%)が次いでこの溶液に添加される。溶液がガラスフラスコに入れられ、2時間の間、65°Cに加熱される。固体は、10分間の間の、5000rpmでの遠心分離によって回収される。
200mgの固体は、孔内に残存している溶媒を除去するために、15時間の間、攪拌しながら、100mlの蒸留水中に懸濁させる。固体は次いで、10分間の間の、5000rpmでの遠心分離によって回収される。
光散乱によって測定される粒子サイズは250nmである。
固体MIL−88Aナノの走査電子顕微鏡(SEM)は図46に表す。
SEM画像(図46)は、エッジを備えた細長い粒子を示す。2つの粒子サイズ(約500nm及び150nm)が存在している。
c)MIL−100ナノ
MIL−100ナノの合成は、3mlの蒸留水中で、FeCl.6H2O(1mmol、Alfa Aesar社、98%)及び1、3、5−ベンゼントリカルボン酸(1,3,5−BTC、1mmol、Aldrich社,95%)を混合させることによって行われる。混合物は、12時間の間、100°CでPaar社ボンベに入れられる。生成物は、5000rpmでの遠心分離(10分)によって回収される。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を除去するために、3時間の間、還元状態で、攪拌しながら、100mlの蒸留水中に懸濁させる。固体は次いで、5000rpmでの遠心分離(10分間)によって回収される。光散乱によって測定される粒子サイズは536nmである。
固体MIL−100ナノの走査電子顕微鏡(SEM)は図47に表す。
SEM画像は粒子の強い凝集を示す(図47)。ナノ粒子は幾分球状であるが、強い凝集のために、サイズを求めることは難しい状態に留まっている。40乃至600nmのサイズを推定することが可能である。
d}MIL−101ナノ
固体MIL−101ナノを生成するために、10mlのジメチルホルアミド(Fluka社,98%)中の、1,4−ベンゼン・ジカルボン酸(1.5mmol、1,4−BDCAldrich社、98%)及びFeCl.6HO (1mmol;Alfa Aesar社、98%)の溶液が、Paar社のボンベに入れられ、15時間の間、100°Cで加熱される。固体は次いで、5000rpmでの遠心分離(10分間)によって回収される。
孔内に残存している酸を除去するために、生成物は、1日中、真空下で200°Cで加熱する。生成物は、空気中の安定性が低いので、不活性雰囲気中、又は真空下においたままにしておく。
光散乱によって測定される粒子サイズは310nmである。
e)MIL−88Btナノ
固体MIL−88Btナノは、0.4mlの2M NaOを添加した、10mlのジメチルホルアミド(Fluka社、98%)中のFeCl.6HO(1mmol、Alfa Aesar社、98%)及び1,4−ベンゼンテトラメチルカルボン酸(1mmol、Chem Service社)から合成される。この溶液は、Paar社のボンベに入れられ、2時間の間、100°Cで加熱される。上記容器は次いで、冷水で冷却され、生成物は、5000 rpmでの遠心分離(10分間)で回収される。
200mgの固体は、孔内に残存している溶媒を除去するために、15時間の間、攪拌しながら、100mlの蒸留水中に懸濁させる。固体は次いで、5000rpmでの遠心分離(10分間)によって回収される。
光散乱による粒子サイズの測定は、50nmのナノ粒子及び140nmのナノ粒子という2つの母集団を示す。
固体MIL−88Btナノのナノ粒子は、約50nmのサイズの球状の形態を有する。わずかな部分のみが約200nmのサイズを有する。小粒子の凝集もその中にみることができる。
固体MIL−88Btナノの走査電子顕微鏡(SEM)は図48に表す。
f)MIL−88Bナノ
固体MIL−88Bナノは、5mlのメタノ−ル(Aldrich社、99%)中の1、4−ベンゼン・ジカルボン酸(1mmol、1,4−BDC、Aldrich社、98%)及び酢酸鉄(1mmol;実施例2に記載した合成によって合成される)の溶液から合成される。この溶液は、Paar社のボンベに入れられ、2時間の間、100°Cで加熱される。上記容器は次いで、冷水で冷却され、生成物は、5000rpmでの遠心分離(10分間)で回収される。
200mgの固体は、孔内に残存している溶媒を交換するために、15時間の間、還元状態で、攪拌しながら、100mlの蒸留水中に懸濁させる。固体は次いで、5000rpmでの遠心分離(10分間)によって回収される。
光散乱による粒子サイズの測定は、156nmのナノ粒子及び498nmのナノ粒子の双峰分布を示す。
固体MIL−88Bナノの走査電子顕微鏡(SEM)は図49に表す。
粒子の形態は、サイズが300nmであり、非常に不規則である。
光散乱による粒子サイズの判定は、Malvern Zetasizer社のNano series−Nano−ZS instrument (model Zen 3600; serial No.500180; UK)上で行われた。
走査電子顕微鏡法は、トップコン顕微鏡(アカシ社)EM002B超高分解能200kVを使用して行われた。
2つの手法によって得られる値間の差は一方で、鉄カ−ボキシレ−ト粒子がオレンジ色に着色することによって説明され(光散乱装置のレ−ザ・ビ−ムは赤色であり)、他方で、粒子凝集現象によって説明される。
実施例5 キトサンで表面修飾された鉄(III)カ−ボキシレ−トの合成
キトサンによるナノ粒子の表面修飾により、このポリマ−に特有の生体吸着特性のために、ナノ粒子の投与の種々の経路を想定することが可能である。
この実施例では、表面修飾は、材料MIL−88Aの合成中に行われる。
a) 表面修飾されたナノ粒子の生成
7mgの表面修飾剤(修飾キトサン)が、23mlのテフロン・ボンベにおける5mlの蒸留水中のフマル酸(1mmol、116mg、Acros社、99%)及びFeCl.6HO (1mmol、270mg、Alfa Aesar社、98%)の溶液に添加される。アルキル鎖(C12、lauryl社)で修飾された2つのタイプのキトサンが使用された。一方は、2%のアルキル鎖(Q25)で修飾され、他方は7%(Q100)で修飾された。
キトサンの完全な溶解のために、溶液は、45分間の間、攪拌される。
テフロン・ボンベは、密封した金属体に入れられ、12時間の間、80°Cでオ−ブン
において加熱される。
得られた固体は、10分間の間、5000rpmでの遠心分離で回収され、蒸留水及びアセトンで洗浄される。
b)分析及び特徴付け
得られる粒子のサイズは、Malvern Zetasizer社のNano series−Nano−ZS Z potential instrument; model Zen 3600; serial No. 500180; UKで測定され、MIL88A−Q25及びMIL88A−Q100についてそれぞれ、2.64ミクロン及び0.91 ミクロンのサイズがみられた。
X線回折(XRD)図は、Siemens社のD5000 X’Pert MDP回折計(lCu、Ka1、Ka2)(3°乃至20°(2q)、ステップ・サイズ0.04°、及びステップ毎2 )で収集される。
図67に示すXRD図は、得られる相が確かにMIL−88Aであるということを確認することを可能にした。材料の柔軟度は、更に、固体に一滴の水を添加することにより、XRDによって確認される。
材料に組み入れられるキトサンの量は、図68に示す熱重量分析(TGA)によって推定される。使用される装置は、(酸素流(100ml/分))下での、2°C/分の25°C乃至500°Cの加熱の速度でのTATGA2050装置である。材料では、フマル酸の量は、実際に、(脱水された生成物に対して)約45%である。材料MIL−88A−Q25及びMIL−88A−Q100はそれぞれ、脱水生成物に対して約16%及び22%(重量)のキトサン量を含む。
実施例6 フルオレセイン−ビオチン デキストランで表面修飾された鉄(III)カ−ボキシレ−トの合成
この実施例では、使用されるデキストランは、第1にフルオレセインでグラフト化され、そして、第2に、ビオチン(Dex B FITC 10000g/mol、陰イオン性(リジン固定可能)、Molecular Probes社、カタログD7178)でグラフト化される。
デキストランの特性は以下の通りである:
デキストラン フルオレセイン及びビオチン、分子量10000g/mol、陰イオン性、リジン結合可能(「ミニ・エメラルド」)、バッチ36031A、D7178、「分子プロ−ブ」、インビトロ検出法、1molのフルオレセイン/mol、2molのビオチン/mol。
a) 表面修飾されたナノ粒子の生成
鉄1、3、5−ベンゼントリカルボキシレ−トMIL−100粒子(粒径1.79ミクロン)をミリQ水で洗浄した。
5ミリグラムの粒子を0.5mlのミリQ水に分散させた。0.5mlのDex B FITC(5mg/ml)の水溶液をこの懸濁液に添加した。24時間の間、周囲温度で保温し、次いで、遠心分離(3800rpm、10分間)で回収した。上澄みは除去され、次いで、ペレット(粒子)を0.5mlのミリQ水の中で再懸濁させた。更なる遠心分離の後、余分のDex B FITCがない状態に洗浄した粒子は、コンフォ−カル顕微鏡(励起488nm、放出515nm)下で観察されるために、カバ−・ガラス上に配置された。
b)分析及び特徴付け
フルオレセインは、レ−ザ走査コンフォ−カル顕微鏡を使用して粒子の検出を可能にする一方、疎水性のビオチンは、
1. 粒子の核における固着
2. ビオチン化されたリガンドによる官能化
図69は、このようにして得られた光学断面を示す。ハロ−は、表面においてのみにデキストラン(唯一の蛍光性化合物)の存在を示し、粒子の回りではっきりと認められる。これは、長いポリマ−鎖が、粒子の核に浸透することができなかったからである。
この表面修飾法は、(活性成分を含む)粒子の核を妨げることがないという利点、及び合成後に行われ、よって、考えられる種々のカバレッジを提供するという利点を有する。
実施例7 ポリエチレングリコ−ル(PEG)で表面修飾された鉄(III)カ−ボキシレ−トの合成
肝臓内のブスルファンの毒性を最小にするために、ナノ粒子が肝臓の方向に向けられることが妨げられることが必要である。最善の手法は、前述の器官内での蓄積を削減するために、ポリエチレングリコ−ル(PEG)タイプの疎水鎖でハイブリッドナノ粒子を表面グラフト化することを含む。本出願人は、別々の媒質における、PEGで覆われた、又は覆われていない粒子のインビトロ分解の完全な研究を想定している。
PEG鎖は、材料の表面にグラフト化するように種々の末端基を有し得る。よって、粒子表面とのPEGの相互作用は、
PEG−NH(アルファ−t−ブチルオキシカルボニルアミノ−オメガ−アミノ ポリ(エチレン・グリコ−ル)(PEG;Boc−NH−PEG−NH2、5000MW、Iris Biotech社)、
PEG−COOH(ポリ(エチレン・グリコ−ル)カルボン酸、Iris Biotech社、及び
のプロセスにより、実験室で合成されたPEG−PO4
の各種PEGを使用して修飾することができる。
ホスホン酸エステル基は、ホスホン酸エステル基に結合されたエステルを含むアミドの縮合により、PEG−NHに付着させる。ホスホン酸エステルのナトリウム塩が使用された。次に、結合が、RobertA.Moss、Hugo Morales−Rojas、Saketh Vijayaraghavan及びJingzhi Tianによる、J.Am.Chem.Soc.,2004,126(35),10923−10936[52]に開示された手順に応じて、トリメチル・ホスホノホルメ−ト[CAS 31142−23−1]から始めて行われた。
余分なジナトリウム・メチル・ホスホノホルメ−ト(50mg、M=183.99)を含む2mlのDMF(Fluka社、97%)中のPEG−NH(87.6mg、M=5400、Iris Biotech社、PEG 1069)の溶解は、攪拌させながら、15時間の間、100°Cで加熱された。次に、溶媒は真空下で除去され、残渣は無水エタノ−ルに懸濁させた。余分なホスホノホルメ−トは不溶性であり、よって、濾過で除去することができる。濾液は、生成物(85mg)をもたらすように濃縮させる。31P NMR、(DO)、d=1.3ppm。
ポリエチレングリコ−ルによる修飾は、以下に示すように合成中又は合成後に行うことができる。
a)ナノ粒子の合成中のPEG−COOHによる表面修飾
MOFの合成は、一般式CH−O(CH−CH−O)−CH−CH−COOH(Sigma社、モル質量5000g/mol)のモノ・エトキシPEG一酸塩基(MeO−PEG−COOH)がある場合には、直接、行われる。
モノメトキシPEG一酸塩基は、合成において使用される固体の総重量に対して、質量で3%、8.5%又は13%で導入される。
調製プロセス
酢酸鉄(1mmol、実施例2に記載した合成Aによって合成)及びムコン酸(1mmol、Fluka社、97%)は、10mlのメタノ−ル(Aldrich社、99.9%)中で混合させる。全体が、23mlのテフロン体に導入される。PEG一塩酸基が次いで、固体の総重量に対する質量で3%、8.5%又は13%の量で導入される。0.35mlの2Mの水酸化ナトリウムが任意に添加される。溶液は、20分間の間、攪拌される。
テフロン・ボンベは、密封した金属体に入れられ、12時間の間、100℃でオ−ブンで加熱される。
得られる固体は、10分間の間、5000rpmでの遠心分離で回収され、蒸留水及びアセトンで洗浄される。
鉄カ−ボキシレ−ト中のPEGの分析は以下のように行われる。粒子は、関連付けられたPEGを放出するように酸性媒質(5M HCl)中で完全に分解させる。(pH=7で)得られた溶液の中和、及び水酸化ナトリウムによるナノ粒子の破壊の後、PEGは、B.BaleuxらによるC.R.Acad.Science Paris, series C, 274 (1972) pages 1617−1620[53]に開示された手法に応じて、(500nmの波長での)UV分光法で分析された。主な結果は以下の表にまとめる。
よって、
水酸化ナトリウムの添加により、ナノ粒子のサイズを削減することが可能である。
ナノ粒子中のPEGの質量%は、合成の最初に導入されたPEGの質量%よりも大きい。
意外にも、PEGの重量で13%を含む約230nmの粒子を得ることができる。これは、医療アプリケ−ション(「ステルス」)について有利である。
特に、刊行物に開示された「ステルス」ナノ粒子は一般に、Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, volume 18, issues 3−4, October 2000, pages 301−313[54]に開示されたように、PEGの質量で、一般に、10%未満を含む。
b)ナノ粒子の合成後のPEGによるMIL−100ナノ粒子の表面修飾
MIL−100ナノ粒子は、30分間の間(電力600W)の、180°Cでの、40gの蒸留水、3.38gの1、3、5−ベンゼントリカルボン酸(1、3、5−BTC社, Aldrich, 99%)、及び9.7gの硝酸鉄六水和物(Aldrich社、97%)の溶液で始めて、マイクロ波プロセス(CEMマイクロ波)で合成される。光散乱によって測定される粒子サイズは400nmである。
ポリエチレングリコ−ルで修飾されたペグ化MIL−100ナノ粒子は、前述の粒子の表面修飾によって得られる。30mgのMIL−100は、攪拌させながら、3時間の間、30°Cで、10mgのアミノ末端ポリエチレングリコ−ル(PEG−NH2 5000g/mol、Aldrich社、97%)の水溶液3ml中に懸濁させる。前述のナノ粒子は、遠心分離(10 000 rpm/10 分)で回収され、蒸留水で洗浄される。
表面PEGの量は、500nmでの分光法で選択的に測定される、PEG上のヨウ素沃化物で着色した複合体の形成に基づいて、Baleux及びChampertierの手法で求められる。PEGの量は質量で19%であり、ポリエチレングリコ−ルによる修飾後の粒子サイズは800nmに増加する。他方で、走査電子顕微鏡(SEM)による、PEGで修飾され、PEGで修飾されないナノ粒子の観察は、何れの場合にも150nmのナノ粒子を表す。この差は、粒子凝集現象によるものであり得る、
実施例8 ポリエチレングリコ−ル(PEG)で表面修飾された鉄(III)カルボキシレ−トの超音波処理による合成
PEGで表面修飾された固体MIL−88Aのナノ粒子の超音波化処理による合成は、種々の反応時間(30分、60分、90分、及び120分)で行われた。
以下に続く実施例では、2つの手順が行われた。
a)第1の手順では、PEGは、合成の終了前、15分間の間に添加される。
b)第2の手順では、PEGが合成の開始時(t=0分)に添加される。
以下の合成それぞれについて、塩酸鉄(III)(2.7mg/ml; Acros社によって販売されるFeCl.6HO,97%)の水溶液、及びフマル酸(1.16mg/ml; Acros社によって販売されるC、99%)の水溶液が調製される。2つの固体反応物は、計量され、以下の実施例で表す比率で水中で別個、重み付けし、分解する。フマル酸溶液は、生成物を可溶にするために、120分間の間、攪拌しながら、70°Cにする。塩酸塩は30分間の間、磁気攪拌器で攪拌させる。
a)合成No. 1
合計で、8個のフラスコが用意される。5mlの塩酸鉄(III)(2.7mg/ml)及び5mlのフマル酸溶液(1.16mg/ml)は、8個の20mlフラスコそれぞれに加えられる。
4個のフラスコは、4つの合成時間、すなわち0分間、60分間、90分間及び120分間について反応が行われる制御としての役目を担う。
他方の4個のフラスコでは、30、60、90及び120分(合成の終了は、超音波バスからの除去に対応する)間の間、持続する合成それぞれの終了前15分間の間に、加えられる。
8個のフラスコが、対応する時間t(30分、60分、90分、及び120分)の間、0°Cで音波の浴中に同時に入れられる。
合成後、0.1mlの溶液の容積が、動的光散乱装置(DLS社、Nanosizer)を使用する光散乱により、粒子サイズを求めるために各フラスコから得られる。溶液の残りは、次いで、形成される固体から上澄み液を切り離すために、15分間の間、0°Cで10000rpmで遠心分離させる。上澄み液は、パスツ−ル・ピペットを使用して除去され、回収されるペレットは、周囲温度(約20°C)で薬品収納戸棚の下に配置される。
使用される機器
音波の浴LABO−MODERNE社TK 52H(シリアル番号1640461092)Sonoclean
遠心分離:Jouan 社MR1812
ナノサイザCoulter社 N4 PLUS USA; Malvern
b) 合成No. 2
合計で、8個のフラスコが用意される。5mlの塩酸鉄(III)(2.7mg/ml) 及び5mlのフマル酸溶液(1.16mg/ml)は、8個の20mlフラスコそれぞれに加えられる。
4個のフラスコは、4つの合成時間(30分、60分、90分、及び120分)について反応が行われる制御としての役目を担う。
その他の4個のフラスコでは、5mgのPEGが、30分間、60分間、90分間及び120分間の間、続く合成それぞれの開始時に加えられる。
8個のフラスコが、対応する時間t(30分、60分、90分、及び120分)の間、0°Cで音波の浴中に同時に入れられる。
合成後、0.1mlの溶液の体積が、動的光散乱装置(DLS社、Nanosizer)を使用する光散乱により、粒子サイズを求めるように各フラスコから得られる。溶液の残りは、次いで、形成される固体から上澄み液を切り離すように、15分間の間、0°Cで、10000rpmで遠心分離させる。上澄み液は、パスツ−ル・ピペットを使用して除去され、回収されるペレットは、周囲温度(約20°C)で薬品収納戸棚の下に配置される。
使用される機器
音波の浴:Labo−moderne社TK52H、シリアル番号1640461092 Sonoclean
遠心分離:Jouan社MR1812
ナノサイザ:Coulter社N4 PLUS USA;Malvern
時間(t:分)の関数としての粒子サイズ(P:nm)における変化は、図70に表す。この図は、当初合成時間におけるPEGの添加後に大きな変動がないことを示す。
当初合成時間におけるPEGの有無にかかわらず、合成時間とともに強度が増加するようにみえるMIL−88A相特有の、11°Cでの肩をXRDでみることが可能である。
c)研究のまとめ
この研究の目的は、粒子サイズを最適化することであり、粒子サイズは、粒子を静脈内適用に適合化することができるように、200nm未満でなければならない。得られた結果は満足のいくものである。得られた粒径は、(大半の固体におけるMIL−88Aタイプの結晶構造の検証により、)200nm未満であるからである。更に、収率は、ソルボサ−マル・プロセス又はマイクロ波プロセスによって得られるものよりも少ないが、許容可能であるとみられ得る(以下の表)。
粒子サイズが合成時間の関数として増加するということを観察することが可能である。
同様に、t=0分でのPEGによる修飾は、t=終了時−15分でのPEGによる修飾よりも小さな粒径をもたらす。おそらく、結晶成長が早く停止するからであろう。
実施例9:ポリエチレングリコ−ル(PEG)及び葉酸(FA)で表面修飾されたMOF固体の合成
葉酸
a) 合成No.1: ナノ粒子の合成後の表面修飾
PEGでの表面修飾:
100mgのMIL100、MIL88、MIL53又はMIL101ナノ粒子(100°C/1晩で事前に脱水させる)は、無水のトルエン中に17.9mMの2−(メトキシ(ポリエチレンオキシ)プロピル)トリメトキシシランを含んでいる100mlの溶液中の音波処理で分散させる。混合物は、不活性ガス(窒素)流下で4時間の間、60°Cで超音波にかけられる。PEGで表面修飾されたナノ粒子を含む、結果として生じるコロイド懸濁液は、エタノ−ルで2度洗浄し、20mMのクエン酸ナトリウム溶液(PH8.0)中で2度洗浄し、最後に水中で再懸濁させる。
PEG及びFAでの表面修飾
FAは、 KohlerNらによる刊行物「J Am Chem Soc 2004; 126; 7206−7211」[55]に記載された手法に応じて、二官能性スペ−サ(シラン−PEG−トリフルオロエチル・エステル(TFEE))により、ナノ粒子に付着させる。
100mgのナノ粒子は、2−メトキシ(ポリエチレン−オキシ)プロピルトリメトキシランの代わりにシラン−FEG−TFEEを使用して、上記と同じ手法によってPEG−TFEEに覆われる。
PEG−TFEEで覆われた、結果として生じるナノ粒子は2度洗浄され、次いで、100mlの乾燥トルエン中で再懸濁させる。窒素流下で維持されるナノ粒子に1mlのエチレンジアミン(Signma社)を加えることにより、PEG鎖の末端基に一次アミンをグラフト化させる。混合物は超音波処理する(4時間、60°C)。アミンで覆われた結果として生じるナノ粒子は、エタノ−ルで3度、洗浄され、ジメチルスルホキシド(DMSO)で3度、洗浄される。ナノ粒子は最終的に、50mlの無水DMSOの中で再懸濁させた。FAは、等モル量のジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)(Sigma社)及び10μlのピリジンと、50mlのFA溶液(DMSO中の23mM FA)を加えることにより、PEG鎖のアミン末端基に結合される。混合物は光から保護され、一晩中、2次元の攪拌(180rpm)で反応するよう、そのままにしておく。PEGH及びFA(NP−PEG−FA)と共役させたナノ粒子は、エタノ−ルで2度洗浄され、20mMのクエン酸ナトリウム溶液(pH 8.0)で2度洗浄され、最後に、この同じクエン酸ナトリウム溶液中で再懸濁させた。
b)合成No.2:ナノ粒子の合成中の表面修飾
MOF固体の表面修飾は、合成中に行うことも可能である。
以下の実施例では、表面修飾は、葉酸(FA)で事前にグラフト化されたキトサンで行われる。
PEGスペ−サにより、葉酸でグラフト化されたキトサンの合成の実施例は、Peggy Chanらによる, Biomaterials, volume 28, issue 3, 2007, pp540−549[56]という刊行物に開示されている。
以下の反応物が、この実施例を行うために使用された。
キトサン(255kDaのモル質量Mn)、粘性:1%酢酸中の200−800cps。Sigma−Aldrich社販売。)
N−ヒドロキシル・スクシンイミド−PEG−マレイミド(NHS−PEG−MAL、Mn3400Da、Nektar、NOF社(東京)販売)。
モノメトキシ−PEGのスクシンイミド・エステル(mPEG−SPA、Mn5000Da、Nektar、 NOF社(東京)販売)。
キトサンは、WangLS(論文。シンガポ−ル国立大学、シンガポ−ル(2001))によって開示されたプロセスに応じて(H−NMRによって求められる)82%のアセチル化度を得るために、事前に脱アセチル化される。
100mgのキトサンは、50mlの酢酸溶液(20%)中に分解させた。溶液のpHは、水酸化ナトリウムを添加することにより、6に調節され、mPEG−SPAが、反応混合物中に導入された。混合物は、攪拌しながら、周囲温度で24時間の間、反応するために、そのままにしておいた。得られた生成物は、12000Da(Spectrum Laboratories社、米国))のカットオフ閾値を有する膜を使用して脱イオン水に対して24時間の間、透析し、最後に、凍結乾燥させた。
PEG及びFAでグラフト化させたキトサンを合成するために、FAのNヒドロキシ・スクシンイミド・エステルは、J.H.VanSteenisらによる、J Control Release 87 (2003), pp.167−176 [57]Jに開示されている手法に従って調製された。
要約すれば、1gのFAが、無水のDMSO(40ml)及びトリエチルアミン(TEA、0.5ml)の混合物に添加された。混合物は、無水状態下で、一晩中、暗所で攪拌させた。その他の反応物(ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC、0.5g)及びNヒドロキシ・スクシンイミド(NHS、0.52g))は、添加され、そして、混合物は無水状態下で、暗所で18時間の間、反応するよう、そのままにしておいた。沈殿する副産物(ジシクロヘキシル尿素(DCU))は、濾過によって除去された。DMSO及びTFAは、真空下で蒸発した。反応生成物は、真空下で乾燥させ、次いで、1.5mlの、DMSO及びTEAの2/1(v/v)混合物中で溶解させた。2−アミノエタンチオ−ル(Wako社)の等モル量が加えられ、反応は無水状態下で一晩中、続けることが可能であった。よって、葉酸に対して、チオ−ル基を導入することが可能であり、結果として生じる生成物は、FA−SHとして知られている。
100mgのキトサンが、50mlの酢酸性溶液(20%)中で溶解させる。溶液のpHは、水酸化ナトリウムを添加することにより、6に調節され、100mgのNHS−PEG−Malが反応混合物に導入される。混合物は、攪拌しながら、周囲温度(約20°C)で3時間の間、反応するよう、そのままにしておき、次いで、pHは7に調節される。混合物は、無水状態下で一晩中反応するよう、そのままにしておく。上述の通りに合成されたFA−SHは、攪拌させながら段階的に添加され、pHは、水酸化ナトリウムにより、6.5−7.5に調節された。
得られた共役(FA−PEG chiとして知られている)は、PEGスペ−サ・ア−ムを介してキトサンに結合するFAを有する。これは、葉酸レセプタ−に達するうえでの利点である(刊行物、例えば、A.Gabizon、H.Shmeeda、A.T.Horowitz及びS.Zalipskyによる、「Tumor cell targeting of liposome−entrapped drugs with phospholipids−anchored folic acid−PEG conjugates, Adv Drug Deliv Rev 56 (2004), pp.1177−1192 [58]」を参照されたい)。
置換度は、反応において使用されるPEG/キトサン質量比を変化させることによって調整することが可能である。前述のポリマ−は、12000Da(Spectrum Laboratories社、米国)のカットオフ閾値を有する膜を使用して脱イオン水に対して48時間の間、透析し、最後に、凍結乾燥した。
c) 合成No. 3
ハイブリッド固体は、ビオチン・グラフト化されたデキストランなどの多糖の吸着によって表面修飾することが可能である。
よって、ビオチン・グラフト化されたデキストランの代わりに、(上述した刊行物に開示されたように合成された)葉酸でグラフト化され、任意的には、必要に応じて、ナノ粒子の表面において、より好適な吸着をもたらすように、コレステロ−ル又は脂肪族鎖単位などの他の疎水性化合物でグラフト化されたキトサンの吸着を想定することが考えられる。
表面官能化は、他のFAグラフト化された多糖の吸着によって行うこともできる。
d)合成No.4
ハイブリッド固体は、その合成中にPEGで表面修飾することも可能である。この合成に使用されるモノメトキシPEG一酸塩基は、(市販製品
Boc−PEG−炭酸塩NHS、MW5000、Boc=tert−ブトキシカルボニル(Sunbright(登録商標)BO−050TS、NOF社
などの)鎖の末端において阻止される反応性官能基を備えたPEG一塩基酸で置換される。
反応後、上記例において示すように、MeO−PEG−COOH及びBoc−PEG−炭酸塩NHS(質量比1:0.05乃至1:0.5)の混合物がMeO−PEG−COOHの代わりに用いられる。脱保護は、トリフルオロ酢酸(TFA)を添加することによって実行される。
手順
0.6mlのTFAが、2mlの水の中の300mgのナノ粒子の懸濁液に添加される。混合物は、磁気攪拌しながら、周囲温度で(約20°Cで)1時間の間、反応するために、そのままにしておく。粒子は、遠心分離によって分離され、蒸留水で3度、洗浄した。
表面における反応基は、(例えば、段落aに示す合成No1におけるように)FAなどのリガンドで官能化される。
e)ナノ粒子の特徴付け
ナノ粒子に実際に結合される葉酸の量は、酸性媒質において分解し、pH7に中和し、次いで、ジクロロメタン、DMSOなどの適切な溶媒内又は前述の2つの溶媒の混合物内に再溶解させた後に求めることができる。葉酸は次いで、UV吸光度(358nmで、葉酸のモル吸光係数εは、15.76M−1.cm−1である)を測定することによって定量化することができる。
葉酸がナノ粒子の表面に実際にあることを検証するために、表面プラズモン共鳴手法(BIAcore)が使用される。葉酸塩結合タンパク質は、活性デキストランの薄膜上の、検出器の表面において固定される(製造業者BIAcore社によって推奨される従来の手順)。前述の支持体に実際に付着したナノ粒子の量は、葉酸で覆われていないナノ粒子の量に対して評価される。
実施例10 生理活性リガンドに基づいた、MOF材料の合成
生物学的活動を備えたリガンドの使用は、
MOF材料の分解による、活性化合物の放出、
併用療法のための他の活性分子の被包、
抗菌力の検査、及び細胞上の活動及び生理的媒質における分解の検査は、とりわけ、3、3’−ジクロロ−4、4’−アゾベンゼンジカルボン酸を使用して、MIL−88タイプのフレキシブル構造を有する多孔性の鉄カルボキシレ−トに対して行われる。
以下の合成では、種々の生理活性分子が、本発明のMOF材料、特に、アゾベンゼン、アゼライン酸、及びニコチン酸を調製するために使用される。式C−N=N−Cのアゾベンゼン(AzBz)は、安定剤としてポリマ−・マトリックスに組み入れることが可能である。更に、アゾ分子の剛な構造は、多くの材料において液晶メゾゲンとしてふるまうことを可能にする。更に、アゾベンゼンは、光異性化(シス又はトランス異性体)することが可能であり、よって、アゾベンゼンは、タンパク質のリガンド(例えば、薬物)の親和性を光調節するために使用される。特に、アゾベンゼンは、アゾベンゼンのシス異性体又はトランス異性体に応じたタンパク質−薬物結合を可能にするか又は阻止することにより、リガンドとタンパク質との間のフォト・スイッチとして作用することができる(アゾベンゼンの一方の端は、例えば、標的タンパク質と結合するグル−プによって置換されることができる一方、他方の端はタンパク質のリガンド(薬物)に接続している)。
アゼライン酸(HOC−(CH−COH)は、抗菌性、角質溶解性、及び面皰改善性を有する飽和ジカルボン酸である。これは、特に、ざ瘡及び酒さの治療において使用される。
ニコチン酸(CN−CHH)は、ニコチンアミドとともに、ビタミンB3の2つの形態のうちの1つである。ビタミンB3は特に、炭水化物、脂肪及びタンパク質の代謝に必要である。
a) MIL−88G(AzBz)(Fe)又はFeO[CH12−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
118mgのFe(ClO.xHO(0.33mmol、Aldrich社、99%)及び90mg(0.33mmol)の4、4’−アゾベンゼンジカルボン酸(Ameerunishaらによる、 J. Chem. Soc. Perkin Trans.2 1995、1679[59(参考文献)]に開示された手法によって合成される)を、15mlのDMF(Fluka社。98%)中に分散させる。全体が、150°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を交換するために、2時間の間、周囲温度で攪拌しながら、10mlのDMF中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収し、次いで、孔内に残存しているDMFを除去するために、15時間の間、真空下で150°Cで焼成させた。
光散乱によって測定される粒子サイズは1ミクロン超である。
b)MIL−88G−2CL(AzBz−2Cl)(Fe)又はFeO[C12Cl−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
177mgのFe(ClO.xHO(0.5mmol、Aldrich社。99%)、 及び、(実施例3に記載された合成Dに応じて調製された)169mg(0.5mmol)のジクロロ−4,4’−アゾベンゼン−ジカルボン酸を、15mlのDMF(Fluka社、98%)中に分散させる。全体が、150°Cで12時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収する。
200mgの固体は、孔内に残存している酸を交換するために、2時間の間、周囲温度で攪拌しながら、10 mlのDMF中に懸濁させる。固体は次いで、濾過によって回収し、次いで、孔内に残存しているDMFを除去するために、15時間の間、真空下で150°Cで焼成させた。
光散乱によって測定される粒子サイズは1ミクロン超である。
c)鉄アゾベンゼン−3、3’、5、5’−テトラカルボキシレ−ト
118mgのFe(ClO.xHO(0.3mmol、Aldrich社、99%)、及び、(実施例3に記載された合成Eに応じて調製された)119mg(0.3mmol)の3、3’、5、5’−アゾベンゼン−テトラカルボン酸を、0.1mlの5M HF(SDS社、50%)を添加した、15mlのDMF(Fluka社、98%)中に分散させる。全体が、150°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収し、アセトンで洗浄する。
得られた固体は、剛な立体構造を有する。
光散乱によって測定される粒子サイズは1ミクロン超である。
d)鉄アゾベンゼン−3、3’、5、5’−テトラカルボキシレ−ト2
118mgのFe(ClO.xHO(0.3mmol、Aldrich社。99%)、 及び、 (実施例3に記載された合成Eに応じて調製された)119mg(0.3mmol)の3、3’、5、5’−アゾベンゼンテトラカルボン酸を、0.1mlの5M HF(SDS社、50%)を添加した、15mlの蒸留水中に分散させる。全体が、150°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収し、アセトンで洗浄する。
光散乱によって測定された粒子サイズは498nmであり、第2の小母集団は1100nmである。
e)硝酸鉄1
270mgのFeCl.6HO(1mmol、Aldrich社、99%)及び188mg(1mmol)のアゼライン酸(Aldrich社。99%)を、5mlの蒸溜水中に分散させる。全体が、100°Cで3日間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収し、アセトンで洗浄する。
200mgの固体は、活性化するために5時間の間、攪拌させながら、50mlの無水エタノ−ル中に懸濁させる。固体は、濾過によって回収する。
光散乱によって測定される粒子サイズは1ミクロン超(1500nm)である。
f)ニコチン酸鉄1
水中の合成状態は以下の通りである。
135mgのFeCl.6HO(1mmol、Aldrich社、99%)及び62 mg(1mmol)のニコチン酸(Aldrich社、99%)を、0.1mlの2M NaOHを添加した5 mlの蒸溜水中に分散させる。全体が、100°Cで16時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収し、アセトンで洗浄する。
DMF中の合成状態は以下の通りである。
135mgのFeCl.6H2O(1mmol、Aldrich社、99%)及び62mg(1mmol)のニコチン酸(Aldrich社、99%)を、0.1mlの2M NaOHを添加した5mlの蒸留水中に分散させる。全体が、100°Cで16時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収し、アセトンで洗浄する。
光散乱によって測定される単分散粒子サイズ(PDI=0.241)は662nmである。
g)ニコチン酸鉄2
ニコチン酸鉄2の合成状態は以下の通りである。
71mgの酢酸鉄(III)(0.12mmol。上述のプロセスによる)及び73.8mg(0.6mmol)のニコチン酸(Aldrich社, 99%)は5mlのDMF(Fluka社、98%)に分散させる。全体が、140°Cで24時間の間、Paar社の金属ボンベに入れた23mlのテフロン体に入れたままにしておく。固体は濾過によって回収し、アセトンで洗浄する。
この相の結晶学的デ−タは図89に示す。
空間群P 21/n
a=16.422899 b=21.423401c=11.048300
beta=91.806999
実施例11 鉄MIL−100(Fe)中の鉄含有量の判定
活性化
材料(残留溶媒、酸)の孔を空にし、金属配位結合部位を解放するために、材料MIL−100(Fe)は、15時間の間、一次真空下で150°Cで加熱することによって活性化された。結果として生じる固体は、酸化状態+IIIの鉄のみを保有する。
Fe3+/Fe2+還元
材料MIL−100(Fe)の部分還元は、15時間の間、一次真空下で250°Cで加熱することによって行われた。赤外分光は、約20/80%での相対的な鉄(II)/鉄(III)含有量を数量化することを可能にした(図50)。
図50は、行われた熱処理の関数として活性化固体MIL−100(Fe)に存在している配位不飽和の鉄部位の量を表す。固体MIL−100(Fe)は、種々の温度で、かつ、種々の期間の間、残留真空(約10−5Torr)下で活性化される。T(Fe)は配位不飽和鉄部位の含有量を表し、T(Fe2+)は配位不飽和Fe2+部位の含有量を(活性固体のグラム毎の不飽和部位(単位:μmol)で、又は不飽和鉄部位の%として)表す。
不飽和鉄部位の量は、100°KでのCO吸着、及びそれに続く赤外分光によって求められる。値に対する不確実性は、+/−10%.と推定される。
実施例12 固体の柔軟性の判定
三価の遷移金属の三量体に基づく柔なハイブリッド固体のカテゴリは、MIL−88として知られている。前述の化合物は通常、八面体の鉄の三量体(対に鉄原子を結合する6つのカルボキシレ−ト基により、かつ、中心の酸素原子により、結合された3つの鉄原子)、及び終端の水分子(鉄原子それぞれに配位結合され、次いで、金属の八面体の配位結合を完結する)によって構成される。これらの三量体は、次いで、Serreらによる文献(Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6286 [17])に開示したように、固体MIL−88A、B、C、D及びMIL−89(−A(フマル酸)、−B(テレフタル酸)、−C(2、6−ナフタレンジカルボン酸)、−D(4、4’−ビフェニルジカルボン酸)、及びMIL−89(トランス酸、トランス・ムコン酸)を形成するように、脂肪族又は芳香族ジカルボン酸によって互いに連結している。他のジカルボン酸による他の類似体も合成されており、 MIL−88E、F、G等として知られている。
X線回折による前述の固体の挙動の研究は、その乾燥形態とその溶媒和形態との間のかなりの「呼吸」(すなわち、膨張又は収縮)で前述の化合物が柔軟であるということを確かめることを可能にした。これは、Serreらによる文献(Science, 2007, 315, 1828 [18])に開示されたような、有機スペ−サの性質に応じて、85%と230%との間の単位セル体積における変動をもたらす(図54)。乾燥形態が、使用されるカルボキシル・リガンドにかかわらず、孔(トンネル)のサイズは大体、同じであり、多孔性を有しないということを本発明者は認識している。一方、液体相におけるハイブリッド固体の膨張は、有機スペ−サの長さに依存する。よって、膨張形態における三量体間の距離は、13.8A(フマル酸)(MIL−88A)乃至20.5A(ビフェニル・リガンド)(MIL−88D)に及ぶ。膨張形態の孔サイズは、7A(MIL−88A)及び16A(MIL−88D)間に及ぶ。膨張は、図57における水の存在における固体MIL−88Aの実施例によって示されるように可逆であり、Serreらによる、J.Am. Chem. Soc., 2005, 127, 16273−16278 [19]という文献に開示されているように、使用される溶媒の性質にも依存する。「呼吸」は、呼吸中に結合の見かけの破損なしで、連続して行われる。更に、周囲温度に戻ると、固体は再び、再溶解によって膨張し、これにより、呼吸の可逆性が確認される。
構造の構成三量体間の配置を詳細にみると、各三量体は、他の6つの三量体(下3つ及び上3つ)にジカルボキシレ−トを介して連結し、これは、三量体の双ピラミッド状のケ−ジの形成につながる。前述のケ−ジ内では、三量体間の結合は、軸cに沿って単に行われずに過ぎず、平面(ab)における何れの結合もないことは、柔軟性の基である(図58)。
特に、溶媒が材料に挿入されると、ケ−ジは変形し、三量体は軸cに沿って近付き、方向a及びbにおいて離れ、これにより、ケ−ジの体積における全体の増加をもたらす(図58)。最後に、前述のハイブリッド固体の柔軟性は特筆すべきであるが、しかし、特定のポリマ−のものに匹敵する。主たる相違点は、ハイブリッド固体の結晶化度に関し、ポリマ−は非晶質である。最後に、ポリマ−と対照的に、膨張は、ハイブリッド固体において異方的に行われる。
実施例13 鉄ベ−スのMOF固体のNO吸着及び解放
被包及び解放の検査は、種々の特性を有する特定のMOFによって行われた。高容量を備えて剛である(MIL100−Fe)、レドックス活性を有する(MIL100−Fe)、柔軟である(MIL88)、柔軟かつ(リガンド上で)置換されている(MIL−88−FeNO)。
特に、短期間の間の大量のNOの供給は、ゼオライトによってもたらすことが容易である一方、高酸化状態(+3)を有する金属をベ−スとしたMIL−nタイプの多孔性ハイブリッド固体はNOの徐放性のための理想なプロファイルを有するようにみえる。具体的には、MIL−100(クロミウムの八面体の三量体、又はトリメシン酸を介して結合された鉄上の八面体の三量体を含む)として表す大きな孔のMOFが、金属中心上で配位結合された水がなくなった後でも安定しているということを本出願人は以前、示している。後者は、真空下での加熱によって容易に空にされ、不飽和のアクセス可能な金属中心(配位数5の金属)に取って代えられる。鉄ベ−スのMIL固体の大半は、この種の三量体を有し、したがって、5σ軌道に配置された自由ダブレットを介して、NOなどの電子ドネ−タ特性(ルイス塩基)を有する有機分子をその金属中心上で潜在的に全て吸着することが可能である。
一酸化窒素(NO)の装填
予め活性化されたMOF材料は、30分間の間、約2barのNO(99.5%、Air Liquide社販売)に露出される。次いで、これは、(物理吸着されたNOの放出、及び最初の数分間の放出において放出された非常に大量のNOに対応する「初期バ−スト」現象を避けるために)真空下で排出し、乾燥アルゴン雰囲気下に置かれる。後者の動作(排出/アルゴン)は、物理吸着されたNO全て除去されることを確実にするために3度繰り返される。
NO吸着/脱着の測定
NO吸着/脱着の測定は、外部環境の何れの作用もなくすためにサ−モスタット付重力計タイプの機器を使用して行われる。CI Electronics社販売のCI microbalanceが使用される(感度:0.01mg、質量の測定の再現性:0.1%)。圧力は、BOC Edwards社の2つのActive probe(測定範囲:1´10−8−1´10−2及び1´10−4−1´10−3mbar)によって測定される。MOFサンプル(〜50mg)は、質量の損失がもうみられない状態になるまで、2´10−3mbarで、所要の温度(上記参照)で予め活性化される。サンプルは次いで、測定温度に冷却され、サ−モスタット付水浴(温度精度:±0.02K)により、又は液体窒素に浸すことによってこの温度で貯蔵される。(サンプルの近く(<5mm)に置いたK型熱電対を使用してそれ自体が測定される)温度示度に対する温度差の影響を最小にするためにサンプルと同じ温度で平衡が維持される。測定中のサンプルの温度における変動は0.1K未満である。乾燥状態のNOガス(Air Liquide社、99.5%)は、所望の圧力に達するまでシステムに導入され、質量の増加は、安定化状態になるまで時間の関数として測定される。
このようにして、吸着等温線は、圧力を増加し、平衡でサンプルの質量の増加を記録することによって得られる。NOの脱着は、段階的に圧力を所望値(2´10−3mbar)に下げることによって行われる。
化学ルミネセンスによるNO放出の定量化
NO測定は、Sievers NOA 280i 化学ルミネセンスNitric Oxide Analyzerを使用して行われる。上記装置は、89.48ppmのNOガス(Air Products社、窒素平衡)、及びゼロフィルタ(<1ppb NO)に空気を通すことによって校正される。ガス流は、セル内圧力8.5torr及び酸素圧力6.1psiで、180ml/minで固定される。
粉末形態のサンプルによるNO放出を測定するために、知られている含水量(ガス流をLiClの水溶液上に流すことによる11%の水)を有する窒素ガスは、粉末の上を流され、結果として生じるガス流はアナライザに送出され、NOの量(単位:ppm及びppb)が記録される。この手法は、例えば、固体が皮膚と接触しており、皮膚内の水分の存在下でNOの放出が生じる、皮膚の適用例の場合に有効である。
固体が血液と接触する適用例(チュ−ブ、カテ−テル等)の場合、水溶媒質の存在が必要である。前述の適用例の場合、粉末形態におけるサンプルのNO放出が、シミュレ−トされた生体流体において研究された。よって、NO(50mg+NO)で装填された固体を、攪拌させながら、22°Cで4mlの塩含有リン酸塩緩衝液(pH〜5.5;PBS)中に懸濁させる。種々の時間で放出されるNOの量は、Sievers NOA 280i 化学ルミネセンスNitric Oxide Analyzerを使用して分析される。
13.1.固体 MIL100(Fe)
固体MIL100(Fe)はしたがって、周囲温度(約20°C)で大量のNO(2−4mmol.g−1)を吸着し(図51)、固体MIL−100(Fe)で得られた予備結果によって示すように(11%水分流下で)ゆっくりと、非常に部分的に放出する(図52)。水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルは更に、非常に効果的である。
図51は、一晩中、120°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−100(Fe)の298Kの温度でのNO吸着等温線(NOads(単位:mmol/g))を表す図である。この図は、吸着(曲線(a))されたNOの量、及び脱着された(曲線(b))されたNOの量が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される。
図52は、固体MIL−100(Fe)からの水蒸気下のNO(NOrel(単位:mmol/g))の放出のプロファイルを表す。NOは、時間t(単位:時間)の関数としてppb(十億分率)又はppm(百万分率)で表す。
生物学的に有用なレベルでのNO放出は、放出速度が数ppb/分未満である場合に完了しているとみなされる。前述の状態(中性ガス流における11%の水)下でのNOガス全ての放出が非常に部分的に過ぎず、大体75%のNOがなお吸着される。よって、実際の検査で(すなわち、固体が、生理的媒質と接触する状態(皮膚上にあるか、又は血液と接触している)にされると)、NOが脱着する速度は未だ確認されていない。
第2の工程では、本出願人は、(250°Cで12時間の間)一次真空下での活性化により、化合物MIL−100(Fe)の鉄(III)を部分的に還元した。前述の状態下では、ここでは、鉄(III)から鉄(II)への約15乃至20%の還元をもたらしたということが赤外分光によって明らかになった。鉄(II)などの低酸化状態の遷移金属は、d個の軌道に更なる電子を有する。NOやCOなどの分子の2π個の軌道への、金属のd個の軌道からの電子伝達が、金属・吸着体結合を強化し(逆供与結合の現象)、よって、金属中心上で配位結合された種を安定化させるということが知られている。NOの量は、鉄(III)の導入によってかなり増加する(純粋な鉄(III)固体の場合の2.5mmol.g−1の代わりに4.5mmol.g−1となる)。鉄(II)は、金属中心毎に2つ以上のNO分子と相互作用することができるからである(図53)。更に、放出はその場合、より遅く、NOの放出はなお、非還元類似体での12時間の代わりに、17時間後もなお存在している。放出されるNO総量(<1mmol.g−1)はやはり、吸着される総量(2.5−4.5mmol.g−1).よりもずっと小さい。これは、水蒸気形態の水(中性ガスにおいて11%の含水量)が脱着することができない、非常に強い吸着部位の存在からくる。水溶媒質における検査は、前述の固体の実際のパフォ−マンス・レベルを求めることを可能にする。
図53は左に、一晩中、真空下で250°Cで活性化されたMIL−100(Fe)について、298KでのNO吸着等温線を表し、右に、一晩中、真空下で250°Cで活性化された固体MIL−100(Fe)からの水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す。
13.2 固体MIL88A及びMIL88B
最後に、本出願人は、柔な相MIL−88A及びMIL−88BからのNOの吸着及び放出を検査した。前述の固体は、化合物MIL−100と同様な八面体の三量体を有するが、柔な構造を有する。前述の2つの化合物が、液体の存在では膨張するが、それらの乾燥形態では多孔性を有しない(図54)ということを本出願人は以前に明らかにしている。したがって、前述の固体がNOガスを吸着すると考えることは決して明らかでなかった。本出願人は、298Kでの、かつ1気圧未満の圧力での2.5mmol.g−1程度のNOの吸着を観測した(図55)。
図54は、固体MIL−88(−A、−B、−C及び−D)における呼吸現象を表す概略図である。
図55は、一晩中、真空下で、150°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−88A(Fe)及びMIL−88B(Fe)の298KにおけるNO吸着等温線を表す。吸着(曲線(a))されたNOの量(Noabs(単位:mmol/g))、及び脱着された(曲線(b))されたNOの量が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される。
NOの放出は次いで、水蒸気圧(中性ガス中の11%の水分)下で検査される。何れの場合にも、放出されるNOの量は、吸着量(2.5mmol.g−1)と比較して、固体MIL−100(<0.055及び0.002 mmol.g−1)の場合によりも更に低い(図56)。これは、一見して、化合物MIL−100(Fe)上よりもずっと強くガスが吸着されるということを示唆している。前述の低い割合の放出NOが、多孔性固体又はポリマ−の場合に、観測されるというのは初めてのことである。
図56は、一晩中、150°Cで活性化された、(下部分の)固体MIL−88B(Fe)及び(上部分の)固体MIL−88A(Fe)からの、水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す。NO放出量(NOrel:単位(mol/g))は、時間t(単位:秒)の関数として表される。
固体が血液と接触しており(チュ−ブ、カテ−テル)、したがって、水溶媒質の存在下にある適用例では、これは、非常に、ゆっくりとした放出(数日間)をもたらし、上記固体(鉄、カルボン酸)の元来、生体適合性を有している組成と組み合わると、前述の固体を、所望の適用例の場合に非常に効果的にする。この顕著な挙動の考えられる説明は以下の通りである。柔な相MIL−88は、加熱によって孔が空になった後に「閉じ」、したがって、通常のガス(H、 CO, CH、 N等)のアクセス可能な多孔性を有しない。77KにおけるN吸着測定は、前述の固体における吸着が事実上ないことを上述している。それにもかかわらず、NOガスが(疑いなく、不飽和金属中心に)大量に吸着される理由は、このガスと鉄との間の相互作用が、材料をわずかに「開ける」のに十分な何れかの事象では、他のタイプのガス分子との相互作用よりもずっと強いからである。この段階で、NOは、金属中心上で化学吸着される固体に入ったが、後者は、前述の孔を非常にわずかに開いているようにするだけで、水が孔において拡散することを非常に難しくし、この水がNOを固体から追い出すことはしたがって、極めて困難である。水溶媒質中では、実際の検査中、NOの放出は疑いなく、前述の柔な相の安定性及び疎水性によって調節される。相MIL−88の有機スペ−サをほぼ自由に変えることの可能性は、したがって、生体媒質中のNO放出力学を調整することを理論的には可能にする。
放出は、プラズマ中の実際の状態に更に近い状態下でも研究された。よって、NO装填された固体は、攪拌させながら、22°Cで4mlのリン酸緩衝液(pH〜5.5)に入れた。
図71は、固体 MIL−88A(Fe).からのリン酸緩衝液中のNOの放出のプロファイル(曲線(b)、及び水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(曲線(a)を表す図である。
放出されるNOの量(左側(mmol.g−1単位でNOrel)、及び右側(ppm NO)は、時間t(単位:時間)の関数として表される。
放出される量は、水蒸気流下で生じるよりも、PBSで生じる放出のほうがずっと大きい。これは、液体媒質との接触がより大きい旨を考えると妥当である(図71)。このようにして、媒質内に存在するリン酸塩及び水は何れも、金属に吸着された/配位結合されたガスを変位させることができる。
最初の2時間の間に、NOの強い放出が存在し、その後、放出は、最大20時間の間、生体活性濃度(>10ppb)で維持される。これは、当初、衝撃効果(例えば、抗凝血性)を有して、数時間の間、それを維持するために効果的であり得る。
固体MIL−88B(Fe)に関し,放出される量は、MIL−88A(Fe)について放出される量よりも低い。放出されるNOの量は、ガス流中でもPBS中でも、非常に低い(0.002mmol.g−1)(図58)。活性濃度での放出は非常に速い(PBS中では1時間であり、ガス流中では4時間である)。
図72は、固体 MIL−88B(Fe)からのリン酸緩衝液中のNOの放出のプロファイル(曲線(b))及び水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(曲線(a))を表す図である。放出されるNOの量(NOrel、単位:mmol.g−1(左側)及びppmNO(右側))は、時間t(単位:時間)の関数として表される図である。
13.3. 固体MIL−88A−nano FeO[CH−(CO.X.nHO(X=F、Cl、OH)
合成
マイクロ波合成状態は以下の通りである。
270mg(1mmol)のFeCl.6HO、116mgのフマル酸(1.0mmol、Acros社、99%)を30mlの蒸留水に分散させ、全体を、(電力 1600Wで)1分の加熱上昇速度で、100°Cで2分間の間、テフロン体に入れたままにしておく。
固体は次いで、10分間の間の、10,000rpmでの遠心分離によって回収する。
200mgの生成物は、遊離状態に留まっているフマル酸と交換するために100mlの蒸留水中に懸濁させる。含水状態の固体は、10分間の間での、10,000rpmでの遠心分離によって回収する。
図73は、マイクロ波合成によって得られる固体MIL88A−nanoのX線回折図を表す。
光散乱によって測定される粒子サイズは120nmである。
NO吸着
5時間の間、周囲温度(約20°C)で、真空下で予め活性化され、15時間の間、150°Cで真空下で予め活性化された50mgのMIL−88A−nanoナノ粒子は、 30分間の間、約2barのNO(99.5%、Air Liquide社販売)に露出される(実施例13参照)。
吸着されるNOの量(2.5mmol.g−1)はかなりのものであり、より大きなクリスタリット・サイズ(前述の実施例、粒子サイズ〜5ミクロン)を有する同じ構造について得られるものと完全に互換である。
図74は、一晩中、150°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−88A(Fe)−nanoの298KにおけるNO吸着等温線を表す。吸着(曲線(a))されたNOの量(Noabs(単位:mmol.g−1))、及び脱着された(曲線(b))されたNOの量が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される。
NO放出
NO放出は次いで、水蒸気圧(中性ガス中の11%の水分)下で検査される。
図75は、固体MIL−88A(Fe)(5ミクロン、曲線(a))及び固体MIL−88A(Fe)−nano (120nm、曲線(b))からの、水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す。放出されるNOの量(NOrel(単位:mmol、g−1(左側)及びppmNO(右側))は、時間t(単位:時間)の関数として表される。
2つの場合(ナノ材料の場合及びマイクロメ−トル材料の場合)では、放出されるNOの量は同等である(0.055mmol.g−1、図75)。マイクロメ−トルMIL−88A(Fe)は、最初の10時間には、MIL−88A(Fe)−nanoよりも遅い放出を有するようにみえる。この効果はおそらく、マイクロメ−トルMIL88Aと比較したMIL88Aナノ粒子におけるより小さい特徴的NO拡散距離によるものであろう。
13.4 種々の官能基で修飾された固体MIL88B
MIL−88Bの柔軟な結晶構造は、種々の官能基による、有機スペ−サの修飾により、イソタイプを表す。よって、前述の官能基は、有機スペ−サ(テレフタル酸)の1つ又は複数の水素を置き換え、よって、前述の柔な相の安定性及び疎水性を調節し、よって、生体ガスの吸着及び放出を調節する。更に、電子アクセプタ基は場合によっては、(ルイス塩基などの)生体ガスとの新たな相互作用をもたらすことができるであろう。
本出願人は、有機リガンド(ニトロテレフタル酸塩(MIL88B−NO)及び2、5−ジヒドロキシテレフタル酸塩(MIL88B−2OH))に基づいて、MIL−88Bタイプの柔な相からのNO放出及びNO吸着を検査した。
NO吸着
2つの材料は、非修飾固体MIL−88Bと比較して還元されている同様な吸着容量を示した(1mmol.g−1)。この効果は、配位結合された水の不完全な除去によって説明することが可能である。
図76は、一晩中、真空下で、150°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−88B(Fe)−NO2からの298 KにおけるNO吸着等温線を表す。吸着(曲線(a))されたNOの量(Noabs(単位:mmol.g−1))、及び脱着された(曲線(b))されたNoの量が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される。
図77は、一晩中、真空下で、80°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−88B(Fe)−2OHの298 KにおけるNO吸着等温線を表す図である。吸着(曲線(a))されたNOの量(Noabs(単位:mmol.g−1))、及び脱着された(曲線(b))されたNoの量が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される。
NO放出
MIL−88Bタイプの固体におけるニトロ基又はジヒドロキシ基による官能化は、PBS媒質におけるNOの放出をかなり遅くすることを可能にする。
よって、NO放出は、1時間でその装填を放出する修飾されていない固体MIL−88Bと比較すると、MIL−88B−2OH及びMIL−88B−NOそれぞれの場合、最大11時間の間及び24時間の間、生体活性濃度(>10ppm)で観測される(図78及び図79)。同様に、放出されるNOの量は、修飾されていないMIL−88B(0.01mmol.g−1)と比較すると、MIL−88B−2OH及びMIL−88B−NO(0.13mmol.g−1及び0.25mmol.g−1それぞれ)においてより大きい。
NO放出がPBS溶液において成功裏に終わると、放出される量は、ガス流状態下よりもずっと大きい(表15)。
図78は、固体 MIL−88B(Fe)−NOからのリン酸緩衝液中のNOの放出のプロファイル(曲線(b))及び水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(曲線(a))、を表す。放出されるNOの量(NOrel、(単位:mmol.g−1(mmol g−1)、及び右側(ppmNO))は、時間t(単位:時間)の関数として表される。
図79は、固体 MIL−88B(Fe)−2OHからのリン酸緩衝液中のNOの放出のプロファイル(曲線(b))、及び水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(曲線(a)を表す。放出されるNOの量(NOrel、単位:mmol.g−1(左側)及びppmNO(右側))は、時間t(単位:時間)の関数として表される。
MILの比較
結果(表15及び図28)をみると、鉄カ−ボキシレ−トの吸着並びに放出の容量及び反応速度を剛な性質、柔な性質、又は官能化された性質の関数として調節することが可能である。メソ多孔性固体が最大量のNOを吸着し、放出する一方で、柔な相は、吸着が少ないが、選択されるリガンドの関数として、非常に異なる反応速度で放出する。よって、修飾されていない固体は非常に少量を非常にすばやく(<1時間)放出する一方で、官能基の導入は、放出量を増加させるのみならず、ずっと長い特性時間(11時間及び24時間)にわたって行うことを可能にする。これは疑いなく、孔がより大きく開くことを理由に、前述の相において水が拡散するのがずっと簡単であり、置換基(OH、NO)が疎水性を有するであるという事実からこれらの位相において拡散することが非常に、より容易であるという事実からくる。
図80は、固体MIL−100Fe(曲線(a))、MIL−88A(曲線(b))、MIL−88B(曲線(c))、MIL−88−2OH(曲線(d))、及び固体MIL−88B−NO(曲線(e))からの、水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す。NO放出量(NOrel:単位(mmol.g−1))は、時間t(単位:時間)の関数として表される。
実施例14 ジホスホン酸チタンMIL−22(Ti(HO)(OP−(CH)−PO.(HO))を使用したNO吸着及び放出
ジホスホン酸チタンMIL−22は、C.Serre、G.FereyらによるInorg. Chem. 1999, 38, 5370−5373 [60]によって報告された手法によって得られた。
15時間の間、300°Cで、真空下で予め活性化された50mgのMIL−22は、30分間の間、約2barのNO(99.5%、 Air Liquide社販売)に露出される(実施例13を参照)。
吸着される理論上のNOの量は、〜4mmol.g−1である。一方、実験上のNO吸着容量は0.18mmol.g−1に過ぎない。この差は説明することが可能である。配位結合された水全てを除去するには、活性化状態が不十分であるからである。よって、(16時間の間/真空下/500°Cなどの)固体の活性化の状態で、より高い容量を得ることができる。
図81は、一晩中、真空下で、350°Cで活性化された固体MIL−22の298KにおけるNO吸着等温線を表す。吸着(曲線(a))されたNOの量(Noabs(単位:mmol.g−1))、及び脱着された(曲線(b))されたNOの量が、圧力P(単位:mmHg)の関数として表される。
図82は、水蒸気圧下での固体MIL−22によるNOの放出のプロファイルを表す図である。放出されるNOの量(NOrel、単位: mmol.g−1(左側)及びppmNO(右側)は、時間t(単位:時間)の関数として表される。
NO(0.0016mmol/g)の部分的放出は、0.8時間の間、生体活性濃度で行われる。
実施例15 固体MIL−100(Fe)のCO吸着等温線の測定
(Rubotherm Prazisionsmestechnik社製の).サ−モスタット付重力計装置に接続され、研究所で開発された、ガスを定量的に求めるためのシステムにおいて最大2barで、303KでCO吸着測定が行われる。MIL−100(Fe)サンプル(500mg)が、12時間の間又は20時間の間、(2´10−3mbarで)真空下で、所要の温度(100°C又は250°C)で予め活性化される。乾燥状態のCOガス((Air Liquide社、99.9%)は、所望の圧力に達するまでシステムに導入され、質量における増加は、安定化が生じるまで時間の関数として測定される。
このようにして、吸着等温線は、圧力を増加し、平衡でサンプルの質量の増加を記録することによって得られる。
図83は、12時間の間、100°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL100(Fe)(100°C曲線)、12時間の間、250°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−100(Fe)(250°C((1)曲線)、及び20時間の間、250°Cで活性化された鉄カルボキシレ−トMIL−100(Fe)(250°C(2)曲線)の圧力P(単位:バ−ル)の関数として303Kの温度でのCO吸着等温線(COads(単位:mmol/g))を表す。
固体MIL−100(Fe)は、周囲温度(0.4−1.3mmol.g−1)及び低圧(最大2bar)でのかなりの量のCOを吸着する(図83)。MIL−100(Fe)におけるCOの吸着の容量は、化合物MIL−100(Fe)の鉄(III)が、(250°Cでの12時間の間及び20時間の間での)一次真空下での活性化によって部分的に削減される。前述の状態下では、ここでは、鉄(III)から鉄(II)への約15乃至20%の還元をもたらしたということが赤外分光によって明らかになった。鉄(II)などの低酸化状態の遷移金属は、d個の軌道に更なる電子を有する。NO及びCOなどの分子の2p個の軌道への金属のd個の軌道からの電子伝達が。金属・吸着剤結合(逆供与の現象)を強化し、よって、金属中心に配位結合される種を安定化するということが知られている。この鉄(II)は、金属中心毎に2つ以上のCO分子と相互作用することができるので、COの量は、鉄(II)の導入によってかなり増加する(純粋な鉄(III)固体の場合の0.4mmol.g−1の代わりに、2barでの1.3mmol.g−1)。この鉄(II)は、金属中心毎に2つ以上のCO分子と相互作用することができるからである。
実施例16 鉄(III)カルボキシレ−トの毒性のインビボ試験
a)検査された鉄カルボキシレ−ト
以下の2つの鉄カルボキシレ−ト固体(実施例1の手順に応じて合成される)をそれぞれ検査する。
3. 組成FeO[OC−C2H2−CO×OH×nHOのMIL−88A(Fe)
4. 組成FeO[OC−C(CH−CO×OH×nHOのMIL−88Btnano(Fe)
b) 毒性検査
生体内の(インビボの)急性毒性の研究は、生後4週間のメスのウィスタ−ラット(125g)に対し、0.5mlの5%グルコ−ス溶液中に懸濁させた、線量(50、100及び200mg/kg)を増加させた(210nmの)MIL−88Aナノ粒子(10nm)及び(100nmの)MIL−88Btナノ粒子を、上記ラットに静脈内注入することによって行われる。
ナノ粒子はこの媒質中で安定している。
前述の懸濁液の安定時間は、粒子濃度が最大(200mg/kg、25mg/0.5ml).にある場合の数分に削減される。この理由で、ナノ粒子の懸濁のゆるやかな攪拌下でサンプルが得られる。ラットに注入することが可能な最大体積は0.5mlであるので、200mg/kgより高い投与量を施すことは可能でない。
7日間の試験後、主たる毒性の徴候はみられないと仮定すれば、結果は期待できるものである。アルブミン、コレステロ−ル及びトランスアミナ−ゼ(ASAT/ALAT)の血清値は試験の7日間後にいかなる大きな変動も示さず、体重と関連する器官の重量はあまり変動しない(表16)。
肝臓の組織部位は、プル−スト染色(鋼鉄青色)によって観察され、図84に示す。肝臓内の鉄の蓄積を示す。体内における前述の固体の長期的作用についてのより詳細な研究を行うことが必要であるが、前述の結果は非常に期待でき、前述の材料に対する医用電子適用例を想定することが可能になる。
急性毒性及び亜急性毒性の研究は、より詳細に行われている。
実験に使用される動物は、生後4週間のメスのウィンスタ−ラット(体重:161.36±16.1g)である。
全ての試験は、温度状態下及び湿度状態下で、University Pharmaceutical Schoolの動物棟において、かつ、動物を動物棟に適合させた3日間後に、行われた。
急性毒性検査の場合、材料MIL−88A(150nm及び500nm),MIL−88Bt(50nm及び140nm)、又は5%グルコ−ス(制御群)の単一の孔内突起注入が、任意に選ばれ、イソフルランで麻酔した8匹のラットの4群に(それぞれ、1日間の間、1週間の間、1か月間の間、及び3か月間の間)に対して行われた。
上記動物の挙動及び体重の変動が監視された。
更に、種々の時点(1日、3日、1週間、2週間、1か月、2か月、3か月)で、イソンフルラン麻酔下で頸静脈から血液試料が採取された。IL−6(インタ−ロイキン6)、アルブミン、血清Fe、PAS、GGT、ビリルビン、コレステロ−ル、及びトランスアミナ−ゼなどの血清パラメ−タを測定するために血清を分離した。
更に、動物群は1日後、1週間後、1か月後、及び3か月後それぞれに殺した。上記動物は、イソフルランで麻酔を行い、次いで、脾臓、腎臓、肝臓及び心臓が摘出され、組織研究のために貯蔵された。4つの肝臓は、チトクロ−ムP450活性化を測定するためにミクロソ−ムの摘出を行うためにも使用された。
亜急性毒性試験のために、1日毎に一回の孔内注入は、5日後又は10日後に動物を殺す種々の群において無作為に分布させた26匹のラットに対して4日間連続行われる。
隔離された動物の体重、及び、その摂食挙動(消費される水及び餌の量の測定)の重量における変動が監視された。尿及び排泄物も回収された。
3日、5日、8日、及び10日で、種々のラット群に対して頸静脈から血液試料も採取された。血液には、急性毒性試験の場合と同じ処理がされ、得られた血清は同じ分析を目的としている。
5日及び10日での屠殺の日に、動物は、イソフルランで麻酔を行い、次いで、脾臓、腎臓、肝臓、心臓及び肺は摘出され、急性毒性試験と同じやり方で処理される。
c) 結果
動物の体重変動
動物は、種々の群の体重変動を比較する目的で毎日計量した。平均が、日毎に、かつ、前述の群それぞれにおいて求められた。
亜急性毒性試験の場合、グルコ−ス基でみられた体重の増加は、上記材料が投与されるとわずかに減少した。投与量が大きい場合、この変動は更に明らかである。
材料MIL−88A及びMIL−88Btの投与が、経時的に体重の有意な変動を何らもたらさないということを急性毒性研究は示す。
水及び餌の消費の変動
亜急性毒性では、制御群の場合と、25mg/kgの注入を受けた群とで全体的に同様である。最大の投与量を受けた群において、より顕著な差がみられ、研究中の餌の消費がより少ないことによって特徴付けられる。この観察は確認されており、体重変動について得られた結果と完全に一致している。
除去された器官の重量の比較
亜急性毒性の結果:種々の群の脾臓の重量、腎臓の重量及び心臓の重量の間での有意な差は何らみられない。肺の重量は、5日、及び10日でわずかに増加したようにみえた。
急性毒性:脾臓の重量の増加は、投与後、最大1週間でみられ、MIL−88A及びMIL−88Btそれぞれの場合、1か月及び3か月で正常に戻った。肝臓の重量は、材料が注入されるとかなり増加し、これは場合によっては、肝臓中の鉄の蓄積を反映している。上記状態は、MIL−88Aの場合、3か月後に正常に戻るが、高い状態に重量が留まるMIL−88Btの場合にはそうでないということがみられる。
ミクロソ−ムの懸濁液中のチトクロ−ムP450の分析
チトクロ−ムP450は、外因性分子の分解に深く関与している滑面小胞体の内面に関連した酵素である。この酵素は、非常に低い基質特異性を有し、新しく合成された化合物(薬物など)の転換を触媒化することができる。大半のP450シトクロムは、種々の生体異物により、転写性レベルで、誘発又は抑制することが可能である。このことは多くの場合、薬物の副作用の原因である。この酵素の分析は、使用されるMOF材料がチトクロ−ムP450によって代謝するか否かについて決定することを可能にする。その場合には、後者は上記材料の活性を活性化又は阻害する。
チトクロ−ムの量は、各試料に含まれるタンパク質の総量に関係しているという条件下でのみ、解釈することが可能である。試料に含まれるタンパク質の分析は、(batch #HI106096の)Pierce社によって供給されるBCAキットを使用して行われた。この手法は、ビシンコニン酸(BCA)を含む反応物による、Cuカチオンの、感度が非常に高く、選択的な比色検出と、アルカリ媒質内のタンパク質による、Cu2+からCuへの還元を組み合わせる。
シトクロムの濃度と、タンパク質の総量との関係により、シトクロムの活性(mol.g−1で表される)が得られる。急性毒性結果は、(ブドウ糖を受けた)負の制御群と、Cyp450によって代謝されない「MIL−88A」基との間で活性に大きな差がないことを示す。材料MIL−88Btも、Cyp450によって代謝されないようにみえる。
血清中のインタ−ロイキン6の分析
インタ−ロイキン6(IL−6)は、宿主の防御、免疫応答、神経細胞機能、及び造血において重要な役割を果たす多機能サイトカインである。血清内のIL−6レベルの上昇が、例えば、ウィルス及び細菌感染症、外傷、自己免疫疾患、炎症又は癌の間に観察されている。
この研究の目的は、鉄カルボキシレ−ト・ナノ粒子の投与後に炎症反応があるか否かを決定することである。よって、制御群(グルコ−スの注入、及び、よって、注入による局所炎症反応)と比較してIL−6レベルが増加しているか否かをみることが可能である。
分析は、R&Dシステム研究所によって供給される「Quantikine、 Rat IL−6」キットを使用して行われた。
亜急性毒性の結果:変動は有意でない。観察された血漿レベル増加(IL−6産生の活性化)は、制御群(グルコ−ス)と分離して種々の群を比較した場合、局所炎症をもたらす注入によって生じる注入現象によるもののように思われる。
急性毒性結果:変動は有意でなく、亜急性毒性の場合と同じ結論につながる。
血清パラメ−タの分析
分析は全て、自動装置を使用して行われた。一部の主要パラメ−タは、トランスアミナ−ゼ(アラニンアミノトランスフェラ−ゼ又はALAT及びアスパラギン酸塩アミノトランスフェラ−ゼ又はASAT)、アルカリ性ホスファタ−ゼ(PAS)、g−グルタミン酸塩トランスフェラ−ゼ(GGT)、ビリルビン、コレステロ−ル、アルブミン及び血清鉄のレベル、肝臓のレベルでのナノ粒子注入の影響を評価するために求められた。
結果は、ALATの血清レベルも、ビリルビン(<2μmol/l)及び g−グルタミン酸塩トランスフェラ−ゼ(<2IU/l)のレベルも完全に正常であることを示す。
血清アルブミン・レベルは、先行して観察されたIL−6の増加、及び注入による局所炎症プロセスと一致して、2つの材料の注入の最初の日の後にわずかに低減された。3日後、レベルは正常に戻る。
血清ASATレベルは、注入の1日後に増加し、これは、細胞溶解プロセルを示し得る。しかし、ナノ粒子の投与の3日後、値は正常に戻る。同様に、アルカリ性ホスファタ−ゼが1日後に増加し、これは、細胞溶解プロセルを示すが、状況は3日後に正常に戻る。3日後に正常に戻ることは、これが、永続的な細胞分解プロセスでなく、一過性の細胞分解プロセスであるということを示す。したがって、細胞機能の損失はない。
コレステロ−ル・レベルは正常である。
血清鉄レベルは、制御群と比較して低下しており、これは、MIL−88A基において更に顕著である。これは、ナノ粒子による血清鉄の錯体形成によって説明することができる。状態は、投与の3日後に正常に戻る。
血清パラメ−タも1週間で分析され、前述の結果によれば、血清鉄に関して、3つの群間で差はない、すなわち、MIL−88A及びMIL−88Btで処理されたラットにより、制御群のものと同等の血清鉄濃度が検出された。更に、他の血清パラメ−タのレベルに関し、制御群と比較して有意な差は存在しない。
組織部位
厚さ5mmの組織部位をクライオスタットにおいて切断し、脱水し、染色した(ヘマトキシリン/エオシン染色、及びそれに続く、プル−スト青色による染色:鉄の青色染色)。
組織部位を観察することにより、特定の器官内の貯蔵、又は材料の化合物の除去の経路を求めることが可能である。
肝臓、腎臓、脾臓及び肺、コントロ−ルとして使用される心臓
急性毒性の結果:肝臓組織部位は、材料の注入後、肝臓内の鉄の蓄積を示す。これは、固体MIL−88Aの場合、より大きい。材料の形態は、非分解ナノ粒子の形態であるようにみえる。蓄積は、材料MiL−88Btの場合よりも小さく、これは、肝臓にとって、より少ない取り込み、又は貯蔵された鉄のよりすばやい再使用を意味し得る。1か月後及び3か月後、脾臓及び肝臓内の鉄含量は正常に戻る。
注入懸濁液及び器官における鉄の分析
動物に注入されたMIL−88A及びMIL−88Btの懸濁液に含まれる鉄の分析は、520nmの波長でのUV可視分光法、濃硫酸における酸化鉄の可溶化、及びアスコルビン酸を含む第一鉄イオンをもたらすための第2鉄イオンの還元の後、ビピリジン(赤色の複合体の形成)による第一鉄イオンの特定の熱量測定によって行われる。
器官内の鉄の分析は、検査する対象の器官のグラインディングの後、上述の通り、懸濁液中の鉄の分析と同じやり方で行われる。この分析により、材料の化合物の除去又は特定の器官(肝臓、腎臓、脾臓及び肺、コントロ−ルとして使用される心臓)内のその貯蔵の経路を求めることが可能である。
d)結論
毒性試験中、動物の綿密な観察により、注入された材料の有害性の見かけの徴候は何らみられなかった。特に、動物は、全く正常な挙動を維持した。亜急性毒性研究の場合、体重の増加は制御群のものよりも小さい(おそらく、連続した大量投与に関連しているのであろう)が、研究の間、上記動物は、制御群と比較して、体重をかなり増やした。水の消費自体は、亜急性毒性試験では、全体的に正常な状態に留まっている。
シトクロムP450の分析により、長い期間の間にシトクロムP450の活性の状態を観察することが可能になった。このシトクロムは、特定の生体異物を代謝させることができる点について知られている。研究は、変動を受けるが、活性レベルが、フェノバルビタ−ル(チトクロ−ムP450活性化因子)の注入を受けた制御ラット上で観察される値未満に留まることを示す。これは、材料がCyp450経路を介して代謝しないことを示す。これはジカルボン酸リガンドの高い極性と一致している。
結果は非常に期待でき、既に、材料MIL−88A及びMIL−88Btが、強い毒性の徴候を何ら誘導しないということを示す。しかし、補完的な毒性研究を行うべきである。体内のナノ粒子の運命及び効果は、カプセル化するのが困難であり、治療的ポテンシャルが大きい薬物をベクトルで示すことにより、これらの材料によってもたらされる便益をまとめるために研究がなされている。同様な研究が、異なる構造/組成の他のナノベクトルについて進められている。
実施例17 NO吸着及び放出に関する種々の多孔性固体のパフォ−マンス・レベルの比較
MOF材料は、多孔性無機固体、ゼロライトと比較して、多くの利点を有する。よって、水性媒質中のゼオライトの高い安定性は、生体によるその除去を可能にせず、それにより、体内に生成物が貯蔵されることがもたらされる。更に、大半のゼオライトは、その構造中にアルミニウム(非常に高い毒性を備えた元素)を有する。
同様に、その毒性について周知である金属(コバルト、ニッケル、クロミウム又は銅)に基づいた他のMOF固体の組成は、前述のMOFの適用例を医療又は化粧品分野において想定することを可能にしない。前述のMOFと違って、本発明の固体は、毒性が固有に余り高くない組成(Fe、Ti)を有する。特に、実施例16では、ネズミ上に対する生体内毒性試験により、2つの鉄カルボキシレ−ト(フマル酸鉄及び4−メチルテレフタル酸鉄)の毒性がないことを示す。
更に、本発明の固体では、所望の適用例による分解の速度を調節することが可能である。例えば、固体MIL−100(Fe)は熱水状態下で安定している一方、固体MIL−101(Fe)は、周囲温度における水の存在下で急速に分解する。
本願のMOFのパフォ−マンス・レベルは、(WO2008/020218を含む)刊行物において報告されたMOFとも比較された。その吸着容量に関しては、本発明において報告された材料は、経時的に調節された放出で、(図84に示すように)毒性金属(4.5mmol.g−1)に基づいたその他のMOFとものと全く同様な容量を示した。更に、本出願人は、生体適合性組成の、鉄(II)ベ−スの固体CPO−27(2,5−ジヒドロオキソテレフタル酸鉄)を得た。この期待されるNO吸着容量は、(図86に示すように)非常に長い期間にわたる調節された放出により、Niベ−ス及び/又はCoベ−スの類似体(6−7 mmol.g−1)のものに近くなる。
図85は、固体CPO−27(ジヒドロオキソテレフタル酸Co)(曲線(a)及び(b))、CPO−27(2、5−ジヒドロオキソテレフタル酸Ni、M2(dhtp)(HO).xHO(M=Ni又はCo、dhtp=2,5−ジヒドロオキシテレフタル酸,x〜8)) (曲線(c)及び(d))、MIL−100(トリメリック酸Fe)(曲線(e)及び(f))、HKUST(トリメリック酸Cu)(曲線(g)及び(h))、MIL−53(テレフタル酸Al)(曲線(i)及び(j))、並びにMIL−53(テレフタル酸Cr)(曲線(k)及び(l))について、298KでのNO吸着等温線を表す。
吸着及び脱着されたNOの量(NOabs(単位:mmol.g−1))が、圧力P(単位:mbar)の関数として表される。
図86は、固体CPO−27(ジヒドロオキソテレフタル酸Co)(曲線(a))、CPO−27(2、5−ジヒドロオキソテレフタル酸Ni、M2(dhtp)(HO).xHO(M=Ni又はCo、dhtp=2、5−ジヒドロオキシテレフタル酸、x〜8))(曲線 (b))、HKUST−1(トリメリック酸Cu)(曲線(c))、MIL−53(テレフタル酸Al)(曲線(d))、及びMIL−53(テレフタル酸Cr)(曲線 (e))からの、水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す図である。NO放出量(NOrel:単位(mmol.g−1))は、時間t(単位:時間)の関数として表される。
実施例18 本発明による、MOF固体を備えたクリ−ムの形態の形成
使用されるクリ−ムは、50重量%のパラフィン及び50重量%のポリエチレングリコ−ル(PEG)を含み、30秒間の間、自動ピペットを使用して2つを混合させる。
10重量%の固体MIL−88A又はMIL−88A−nano(NOで装填)を次いで、クレ−ムと同様に混合させる。
クリ−ム形態のサンプルによるNO放出を測定するために、知られている含水量(ガス流をLiClの水溶液上に流すことによる11%の水)を有する窒素ガスは、クリ−ム及び粉末の混合物の上を流され、結果として生じるガス流はアナライザに送出され、NOの量(単位:ppm及びppb)が記録される。この手法は、例えば、固体が皮膚と接触しており、皮膚内の水分の存在下でNOの放出が生じる、皮膚の適用例の場合に有効である。
クリ−ムによって放出されるNOの量は、粉末形態の8分の1乃至6分の1未満である(図87及び図88)。パラフィンは、疎水性を有し、固体と水蒸気流との間の接触を可能にしないからである。
生体活性濃度における放出は、(図87に示すように)マイクロメ−トル・サイズの固体MIL−88Aの場合、10時間の間、行われる。一方、クリ−ムがMIL−88A−nanoを含む場合、非常に高速な放出が観察される(10分、図88)。前述の結果は、粉末によって得られたものと全く一致しており、拡散距離が短いこと、及び前述のナノ粒子の表面積がより大きいためにクリ−ムの接触がより好適であることによる。
図85は、クリ−ムの形態での、固体MIL−88Aからの、水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイル(同じ状態下での3つのサンプル)を表す。NO放出量(NOrel:単位(mmol.g−1))は、時間t(単位:時間)の関数として表される。
図86は、PBS溶液(曲線(c))における放出と比較した、粉末の形態(曲線(a))及びクリ−ムの形態(曲線(b))での、固体MIL88A−nanoからの水蒸気圧下でのNOの放出のプロファイルを表す。NO放出量(NOrel: 単位(mmol.g−1))は、時間t(単位:時間)の関数として表される。
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Claims (26)

  1. 少なくとも一部分がMと配位結合する、NO、CO及びHSを含む群から選ばれる少なくとも1つのルイス塩基ガスで装填された多孔性結晶MOF固体であって、上記固体は、式(1):
    (1)
    に対応する3次元の連続単位を備え、ここで、
    Mの生起はそれぞれ、遷移金属のイオンMz+を表し、MはFeであり、Feの15乃至20%が鉄(III)から鉄(II)に還元され、
    zが2又は3であり、
    mは1乃至12であり、
    kは0乃至4であり、
    lは0乃至18であり、
    pは1乃至6であり、
    Xは、OH、Cl、F、I、Br、SO 2−、NO 、ClO 、PF 、BF 、R−(COO) (Rは以下に定義した通りである)、R−(COO) 、R−(SO−、R−(PO (Rは水素、直鎖であるか若しくは分岐した任意的に置換されてもよいC乃至C12アルキル、又は、アリールである)を含む群から選ばれたアニオンであり、nが1乃至4の整数であり、
    Lは、

    q個のカルボキシレ−ト基を含むラジカルRを含むスペ−サ・リガンドであり、
    qは、2、3、4、5又は6であり、は、Rラジカルとのカルボキシレ−トの付着点を表し、
    #は、金属イオンとのカルボキシレ−トの考えられる付着点を表し、
    Rは、
    (i)C1−12アルキル、C2−12アルケン、又はC2−12アルキン・ラジカル、
    (ii)6乃至50個の炭素原子を含む、縮合又は非縮合の、単環式若しくは多環式のアリールラジカル、
    (iii)1乃至50個の炭素原子を含む、縮合又は非縮合の、単環式若しくは多環式のヘテロアリール、
    (iv)フェロセン、ポルフィリン、及びフタロシアニンを含む群から選ばれる金属元素を含む有機ラジカルを表し、
    Rラジカルは、1つ又は複数のR基で任意的に置換され、R基は、C1−10アルキル、C2−10アルケン、C2−10アルキン、C3−10シクロアルキル、C1−10ヘテロアルキル、C1−10ハロアルキル、C6−10アリール、C3−20複素環式、(C1−10)アルキル(C6−10)アリール、(C1−10)アルキル(C3−10)ヘテロアリール、F、Cl、Br、I、−NO、−CN、−CF、−CHCF、−OH、−CHOH、−CHCHOH、−NH、−CHNH、−NHCHO、−COOH、−CONH、−SOH、−CHSOCH、又は、−POである固体。
  2. 請求項1記載の固体であって、リガンドLは、フマル酸塩、こはく酸塩、グルタル酸、ムコナ−ト、アジピン酸塩、2、5−チオフェンジカルボキシレ−ト、テレフタル酸塩、2、5−ピラジンジカルボキシレ−ト、ナフタレン−2、6−ジカルボキシレ−ト、ビフェニル−4、4’−ジカルボキシレ−ト、アゾベンゼン−ジカルボキシレ−ト、ジクロロアゾベンゼン−ジカルボキシレ−ト、アゾベンゼンテトラ−カルボキシレ−ト、ジヒドロオキソアゾベンゼン−ジカルボキシレ−ト、ベンゼン−1、2、4−トリカルボキシレ−ト)、ベンゼン−1、3、5−トリカルボキシレ−ト、ベンゼン−1、3、5−トリベンゾア−ト)、1、3、5−トリス[4’−カルボキシ(1、1’−ビフェニル−4−イル)]ベンゼン)、ベンゼン−1、2、4、5−テトラカルボキシレ−ト)、ナフタレン−2、3、6、7−テトラカルボキシレ−ト、ナフタレン−1、4、5、8−テトラカルボキシレ−ト、ビフェニル−3、5、3’、5’−テトラカルボキシレ−トを含む群から選ばれるジ−、トリ−、テトラ−、又はヘキサ−カ−ボキシレ−ト・リガンド、並びに、2−アミノテレフタル酸塩、2−ニトロテレフタル酸塩、2−メチルテレフタル酸塩、2−クロロテレフタル酸塩、2−ブロモテレフタル酸塩、2、5−ジヒドロキソテレフタル酸塩、テトラフルオロテレフタル酸塩、2、5−ジカルボキシテレフタル酸塩、ジメチル−4、4’−ビフェニルジカルボキシレ−ト、テトラメチル−4、4’−ビフェニルジカルボキシレ−ト、及びジカルボキシ−4、4’−ビフェニルジカルボキシレ−トを含む群から選ばれる修飾類似体である固体。
  3. 請求項1又は2に記載の固体であって、アニオンXは、OH、Cl、F,R−(COO) 、PF 、及びClO 、を含む群から選ばれ、R及びnが請求項1記載にされた固体。
  4. 請求項1乃至3の何れか一項に記載された固体であって、乾燥相において質量パ−センテ−ジ5%乃至50%のMを有する固体。
  5. 請求項1乃至4の何れか一項に記載の固体であって、MOF材料の孔サイズが0.4乃至6nmである固体。
  6. 請求項1乃至5の何れか一項に記載の固体であって、MOF材料の孔容積が0乃至4cm/gである固体。
  7. 請求項1乃至6の何れか一項に記載の固体であって、前記固体は、乾燥固体のグラム毎のガス装填容量が0.5乃至50mmolガスである固体。
  8. 請求項1乃至7の何れか一項に記載の固体であって、乾燥固体のグラム毎の少なくとも1乃至5mmolのガスがMと配位結合する固体。
  9. 請求項1乃至8の何れか一項に記載の固体であって、前記固体は、10%乃至300%に及ぶ振幅で膨張又は収縮する柔な構造を有する固体。
  10. 請求項1乃至8の何れか一項に記載の固体であって、前記固体は、0乃至10%に及ぶ振幅で膨張又は収縮する剛な構造を有する固体。
  11. 請求項10記載の固体であって、前記固体の孔容積が0.5乃至4cm/gである固体。
  12. 請求項1乃至11のうちの何れかに記載の固体であって、前記固体は、式(I)に対応する3次元連続単位を含み、
    柔な構造のFeOX[C(CO
    柔な構造のFeOX[C(CO
    柔な構造のFeOX[C10(CO
    柔な構造のFeOX[C12(CO
    柔な構造のFeOX[C(CO
    剛な構造のFe12O(OH)18(HO)[C(CO
    剛な構造のFeOX[C(CO
    剛な構造のFeOX[C(CO
    剛な構造のFe[C10(CO
    を含む群から選ばれ、
    Xは請求項1又は2に記載された固体。
  13. 請求項1乃至12のうちの何れか一項に記載された固体であって、ガスがNOである固体。
  14. 請求項1乃至13のうちの何れか一項に記載された固体であって、その表面において少なくとも1つの有機表面剤を含む固体。
  15. 請求項14記載の固体であって、前記有機表面剤は、
    シクロデキストリンを含むオリゴ糖、
    キトサン、デキストラン、フコイダン、アルギナ−ト、ペクチン、アミロ−ス、澱粉、セルロ−ス、又はキシランを含む多糖、
    ヒアルウロン酸又はヘパリンを含むグリコサミノグリカン、
    ポリエチレングリコ−ル(PEG)、ポリビニルアルコ−ル、又はポリエチレンイミンを含むポリマ−、
    ポロキサマー又はレシチン、
    ビオチンを含むビタミン、
    リポ酸を含むコエンザイム、
    抗体又は抗体フラグメント、
    アミノ酸又はペプチド
    を含む群から選ばれる固体。
  16. 請求項14又は15に記載の固体であって、前記有機表面剤は、ビオチン、キトサン、リポ酸、抗体、又は抗体フラグメント、及びペプチドを含む群から選ばれる標的分子である固体。
  17. 請求項1乃至16のうちの何れか一項に記載の固体を調製する方法であって、
    (i) 極性溶媒中で、
    金属イオンMを含む配位化合物、又は金属塩Mの少なくとも1つの無機金属前駆物質を含む少なくとも1つの溶液と、
    q個の−C(=O)−R基を含むラジカルRを含む少なくとも1つのリガンドL’
    とを配合してMOF材料を得る工程であって、
    q及びRは前述の通りであり、
    は、ラジカルRとの基の付着点を表し、
    は、OH、OY(ここで、Yは、アルカリ金属カチオンである)、ハロゲン、ラジカル−OR、ラジカル−O−C(=O)R、及びラジカル−NR4’を含む基から選ばれ、ここで、R及びR4’はC1−12アルキル・ラジカルである工程と、
    (ii) (i)で得られたMOF材料を活性化させる工程と、
    (iii) 工程(ii)で得られたMOF材料をルイス塩基ガスと接触させ、固体を得る工程であって、前記ルイス塩基ガスの少なくとも一部がMと配位結合する工程
    とを含む少なくとも1つの反応工程を含む方法。
  18. 請求項17記載の方法であって、工程(ii)は、Mz+イオンをもたらすために前記MOF材料の金属中心Mを還元させる工程でもあり、zは2又は3である方法。
  19. 請求項17又は18に記載の方法であって、活性化させる工程(ii)は、25乃至300°Cの温度で行われる方法。
  20. 請求項17乃至19のうちの何れか一項に記載の方法であって、前記活性化させる工程(ii)は、1乃至10−2Paの圧力で行われる方法。
  21. 請求項17乃至20のうちの何れか一項に記載の方法であって、接触させる工程(iii)において、前記ガスは、純粋な形態であるか、又は不活性ガスとの混合物である方法。
  22. 請求項17乃至21の何れか一項に記載の、調製する方法であって、少なくとも1つの有機表面剤を付着させる工程(iv)も含み、前記工程は、反応工程(i)中若しくは反応工程(i)後、又は活性化させる工程(ii)後、及び前記MOF材料を前記ガスと接触させる工程(iii)前に行われる方法。
  23. 請求項17乃至21の何れか一項に記載の方法であって、工程(iii)工程では、工程(ii)において得られた前記MOF材料をNOと接触させる方法。
  24. 請求項22記載の方法であって、工程(iii)は、−100°C乃至+50°Cの温度で行われる方法。
  25. 請求項22又は23に記載の方法であって、工程(iii)は、10Pa乃至10Paの圧力で行われる方法。
  26. Mと少なくとも一部が配位結合するルイス塩基ガスの放出のために請求項1乃至16のうちの何れか一項に記載の固体を使用する方法。
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