JP7097822B2 - フルオロ界面活性剤 - Google Patents
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Description
本発明は、ペルフルオロポリエーテル及びポリアルキレンオキシド単位を含む、特定の繰返し単位を含む界面活性剤に関する。本発明はまた、界面活性剤を製造する方法、界面活性剤を含むエマルジョン、及びエマルジョンを調製する方法に関する。更に、本発明は、界面活性剤及びエマルジョンを使用する方法、並びに界面活性剤及びエマルジョンの使用に関する。
B-((X)x-(CH2)a-A)n (VI)、
(A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A)n (IV)、
(A-(CH2)a-(X)x-B)n (V)、及び
(B)n-(X)x-(CH2)a-A (VII)
[式中、
Aはペルフルオロポリエーテルであり;
aは正の整数であり;
Xは、共有結合又は連結基であり;
xは正の整数であり;
Bはポリアルキレンオキシド単位であり;
nは、1を超える正の整数であり、複数のA、B、X、a及びxを含む化合物においては、それぞれは同じでも異なってもよい]からなる群から選択される式を有する界面活性剤を提供する。
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II)
[式中、各A、X、a及びxは、同じでも異なってもよい]を有する。
A-(CH2)a-Y (VIII)
[式中、Aはペルフルオロポリエーテルであり、
aは正の整数であり、
Yは、求核基、脱離基、又はイソシアナート基を含む]を式(XI)の化合物
Z-B-Z (XI)
[式中、Bはポリアルキレンオキシドであり、
各Zは、求核基、脱離基又はイソシアナート基を含む]と反応させる工程を含む方法を提供する。
不連続水性相;
連続油相;及び
上で定義された界面活性剤
を含むエマルジョンを提供する。
(i) 水性相を準備する工程と;
(ii) 油相を準備する工程と;
(iii) 前記水性相、前記油相及び上で定義された界面活性剤を混合して、前記エマルジョンを形成する工程と
を含む上で定義されたエマルジョンを調製する方法を提供する。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の水性液滴のストリームを、マイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と;
(ii) ストリームに第1の方向から光を当てる工程と;
(iii) 液滴中の被験物質からの光を、第2の方向において検出する工程と;
(iv) 液滴を、検出された光又は測定可能なシグナルに応じて複数の分別されたストリームの1つに選別する工程と
含む方法を提供する。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の少なくとも2個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路中に供給する工程と;
(ii) 水性液滴を電界に曝露して、それによって少なくとも2個の水性液滴を単一の液滴に合体させる工程と
を含む方法を提供する。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路中に供給する工程と;
(ii) 水性液滴を流体のストリームと接触させて、それによって前記流体を水性液滴中に導入する工程と
を含む方法を提供する。
(i) 第1のマイクロ流体流路、第2のマイクロ流体流路及び第3のマイクロ流体流路を含むマイクロ流体合流点を備える、マイクロ流体デバイスを用意する工程と;
(ii) 上で定義されたエマルジョン中の水性液滴を、前記第1のマイクロ流体流路に供給する工程と;
(iii) 水性液滴をマイクロ流体の合流点を通して通過させて、それによって前記水性液滴を、少なくとも第2のマイクロ流体流路中の第1の娘液滴と第3のマイクロ流体流路中の第2の娘液滴とに分割する工程と
を含む方法を提供する。
(i) 上で定義された界面活性剤を二酸化炭素に溶解して、二酸化炭素/界面活性剤混合物を形成する工程と;
(ii) 二酸化炭素/界面活性剤混合物に、該分子を含む流体を添加して、それによって流体から該分子を二酸化炭素中に抽出する工程と
を含む方法を提供する。
本明細書で使用される場合、「ペルフルオロポリエーテル」という用語は、すべての水素原子がフッ素原子によって置換されているポリエーテル化合物を表す。
B-((X)x-(CH2)a-A)n (VI)、
(A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A)n (IV)、
(A-(CH2)a-(X)x-B)n (V)、及び
(B)n-(X)x-(CH2)a-A (VII)
[式中、
Aはペルフルオロポリエーテルであり;
aは正の整数であり;
Xは、共有結合又は連結基であり;
xは正の整数であり;
Bはポリアルキレンオキシド単位であり;
nは、1を超える正の整数であり、複数のA、B、X、a及びxを含む化合物においては、それぞれは同じでも異なってもよい]からなる群から選択される式を有する。
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II)、
[式中、各A、X、a及びxは、同じでも異なってもよい]を有する。
A-(CH2)a-(X)x-B- (I)
[式中、Aはペルフルオロポリエーテルである]を含む。本発明の各界面活性剤は、少なくとも1個のペルフルオロポリエーテル(A)成分を含む。ペルフルオロポリエーテル成分は、親フッ素性尾部として作用し、油相に、例えばエマルジョンの連続油相、特に油相がフルオラス油、例えばフルオラス油相を含む場合、可溶である。
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II)
によって表される。
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II)
[式中、各A、X、a及びxは、同じでも異なってもよい]を有する。これらの式のそれぞれに当てはまる先の定義及び先の好ましい定義、即ち、A、a、X、x、及びBのそれぞれの定義及び好ましい定義は、式(VI)、(IV)、(V)及び(VII)に関して上で示された通りである。特に好ましい界面活性剤は、式(II)(ここで、少なくとも1つのXは連結基である)を有する界面活性剤である。
からなる群から選択される。
からなる群から選択される。
からなる群から選択される。
からなる群から選択される。
A-(CH2)a-Y (VIII)
[式中、Aはペルフルオロポリエーテルであり、
aは正の整数であり、
Yは、求核基、脱離基、又はイソシアナート基を含む]を、式(IX)の単位を含む化合物
Z-B- (IX)
[式中、Bはポリアルキレンオキシドであり、
Zは、求核基、脱離基又はイソシアナート基を含む]
と反応させる工程を含む。
A-(CH2)a-Y (VIII)
[式中、Aはペルフルオロポリエーテルであり、
aは正の整数であり、
Yは、求核基、脱離基、又はイソシアナート基を含む]を、式(XI)の化合物
Z-B-Z (XI)
[式中、Bはポリアルキレンオキシドであり、
各Zは、求核基、脱離基又はイソシアナート基を含む]
と反応させる工程を含む。
(i) 水性相を準備する工程と、
(ii) 油相を準備する工程と、
(iii) 水性相、油相及び上で説明した界面活性剤を混合して、エマルジョンを形成する工程と
を含む、上で説明したエマルジョンを調製する方法に関する。
(i) 上で定義した、エマルジョン中の水性液滴のストリームを、マイクロ流体デバイスの流路中に供給する工程と;
(ii) 該ストリームに第1の方向から光を当てる工程と;
(iii) 液滴中の被験物質からの光を、第2の方向において検出する工程と;
(iv) 液滴を、検出された光又は測定可能なシグナルに応じて複数の分別されたストリームの1つに選別する工程と、
を含む。好ましくは、該方法は、液滴を、検出された光に応じて複数の分別されたストリームの1つに選別する工程を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の水性液滴のストリームを、マイクロ流体デバイスの流路中に供給する工程と;
(ii) 液滴中の被験物質又は実体を測定及び検出する工程と;
(iii) 液滴を、検出された変化又は測定可能なシグナルに応じて複数の分別されたストリームの1つに選別する工程と
を含む。
(i) 上で説明したように、エマルジョン中の少なくとも2個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と;
(ii) 水性液滴を電界に曝露して、それによって少なくとも2個の水性液滴を、単一の液滴に合体させる工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の少なくとも2個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と; 及び
(ii) 水性液滴を物理的狭窄に曝露し、それによって、少なくとも2個の水性液滴を単一の液滴に合体させる工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の異なるサイズの少なくとも2個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路中に供給する工程と;
(ii) 該水性液滴を極めて物理的に接近させて、それによって少なくとも2個の水性液滴を単一の液滴に合体させる工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の少なくとも1個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路中に供給する工程と;
(ii) 異なる流路からの水性試料を導入する工程と、
(iii) 水性液滴及び試料を極めて物理的に接近させて、それによって少なくとも2つの水性試料を単一の液滴に合体させる工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の異なるサイズの少なくとも2個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と;
(ii) 水性液滴を音響エネルギーで処理して、それによって、少なくとも2個の水性液滴
を単一の液滴に合体させる工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の少なくとも1個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と;
(ii) 水性ストリームを導入する工程と;
(iii) 水性液滴及び水性試料を音響エネルギーで処理して、それによって少なくとも2つの水性試料を単一の液滴に合体させる工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の異なるサイズの少なくとも2個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と;
(ii) 水性液滴を光ピンセット及び/又は他のタイプの光操作で処理/操作して、それによって少なくとも2個の水性液滴を単一の液滴に合体させる工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の少なくとも1個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と;
(ii) 水性ストリームを異なるマイクロ流体流路に導入する工程と;
(iii) 水性試料を光ピンセット及び/又は他のタイプの光操作で処理/操作して、それによって少なくとも2つの水性試料を単一の液滴に合体させる工程と
を含む。
(i) 上で説明したエマルジョン中の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路中に供給する工程と;
(ii) 水性液滴を流体のストリームと接触させて、それによって流体を水性液滴中に導入する工程と
を含む方法に関する。
(i) 第1のマイクロ流体流路、第2のマイクロ流体流路及び第3のマイクロ流体流路を含むマイクロ流体合流点を備える、マイクロ流体デバイスを用意する工程と;
(ii) 上で定義されたエマルジョン中の水性液滴を、前記第1のマイクロ流体流路に供給する工程と;
(iii) 水性液滴をマイクロ流体合流点を通して通過させて、それによって前記水性液滴を、少なくとも第2のマイクロ流体流路中の第1の娘液滴と第3のマイクロ流体流路中の第2の娘液滴とに分割する工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の少なくとも1個の水性液滴をマイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と;
(ii) 水性液滴を電界を用いて分割して、少なくとも2個の液滴を生成し、それによって単一の液滴から少なくとも2個の水性液滴を形成させる工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の少なくとも1個の水性液滴をマイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と;
(ii) 物理的な衝突及び/狭窄及び/又は障壁及び/又は前記作用の任意の組合せを用いて、水性液滴を少なくとも2個の液滴が生成するように分割して、それによって、単一の液滴から少なくとも2個の水性液滴を形成させる工程と
を含む。
(i) 上で定義されたエマルジョン中の少なくとも1個の水性液滴を、マイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と;
(ii) 光ピンセット及び/又は光エネルギーを用いて、水性液滴を2個の液滴が生成するように分割して、それによって、単一の液滴から少なくとも2個の水性液滴を形成させる工程と
を含む。
(i) 上で説明した界面活性剤を二酸化炭素に溶解して、二酸化炭素/界面活性剤混合物を形成する工程と;
(ii) 二酸化炭素/界面活性剤混合物に該分子を含む流体を添加して、それによって、流体から該分子を二酸化炭素中に抽出する工程と
を含む方法に関する。好ましくは、該方法は、マイクロ流体デバイス中で実施される。
(i) 上で定義されたエマルジョンを調製する工程であって、a) 水性相を準備する工程と、b) 油相を準備する工程と、c) 前記水性相、前記油相及び上で定義された界面活性剤を混合して、前記エマルジョンをマイクロ流体デバイス中に形成する工程を含み、水性相は、生物学的媒体中に細胞(例えば、哺乳動物細胞、植物細胞、藻類細胞、酵母菌細胞、ハイブリドーマ、微生物)、細胞小器官(例えば、細胞核、ミトコンドリア)、ウイルス、又はプリオンを含み;油相は、上で定義されたフルオラス溶媒及び上で定義された界面活性剤から構成されており; 得られたエマルジョンは、複数の液滴を含み、各液滴は、最大1個の細胞(例えば、哺乳動物細胞、植物細胞、藻類細胞、酵母菌細胞、ハイブリドーマ、微生物)、細胞小器官(例えば、細胞核、ミトコンドリア)、ウイルス、又はプリオンを含む工程と;
(ii) 工程(i)からの前記液滴の内部で、上で定義された第1の生物学的プロセスであって、細胞増殖、細胞による酵素分泌、細胞中の酵素産生及び酵素反応である生物学的プロセスを実施する工程と;
(iii) マイクロ流体デバイス中で、上で定義された液滴を選別する工程であって、a) 上で定義されたエマルジョン中の工程(ii)からの前記水性液滴のストリームを、マイクロ流体デバイスの流路に供給する工程と; b) 該ストリームに第1の方向から光を当てる工程と; c) 液滴中の被験物質からの光を、第2の方向において検出する工程であって、検出する光は被験物質からの散乱光又は蛍光である工程と; d) 液滴を、検出された光又は測定可能なシグナルに応じて複数の分別されたストリームの1つに選別する工程とを含む工程と;
(iv) マイクロ流体デバイスにおいて、上で定義された工程(iii)からの前記選別された液滴中に、場合により流体を導入する工程であって、該流体は、少なくとも1種の生物学的分子を含み、該生物学的分子は、小分子、タンパク質、酵素、ペプチド、アミノ酸、多糖、オリゴ糖、二糖、単糖、核酸、オリゴヌクレチド、ヌクレオチド、補助因子、及び細胞溶解試薬から選択される工程と;
(v) 工程(iv)からの前記液滴の内部で、上で定義された第2の生物学的プロセスを場合により実施する工程であって、前記生物学的プロセスは、細胞溶解及び酵素反応であり、前記酵素は、工程(ii)において前記細胞によって分泌され又は前記細胞の内部で産生され、前記酵素反応は、工程(iv)において前記生物学的分子をその対応する産物に変換することである工程と;
(vi) a) 工程(v)からの前記液滴を、高温度において特定の時間処理する工程であって、該温度は50℃から98℃であり、時間は10秒から1時間である工程と; b) マイクロ流体デバイス中で、上で定義された工程(v)からの前記液滴中に液体を導入する工程であって、流体が酸、アルカリ又は酵素阻害薬を含む工程と; c) 工程(v)からの前記液滴を4℃から10℃の温度において保存する工程とによって、工程(v)の前記酵素反応を場合により反応停止する工程と;
(vii) マイクロ流体デバイス中で上で定義された工程(iii)又は(vi)からの液滴を分割する工程であって、a) マイクロ流体デバイスの3つのマイクロ流体流路を含むマイクロ流体合流点の第1のマイクロ流体流路に、工程(iii)又は(vi)からの液滴を供給する工程と; b) 該水性液滴をマイクロ流体合流点を通して通過させて、それによって前記液滴を2個の娘液滴、第2のマイクロ流体流路中の第1の娘液滴と第3のマイクロ流体流路中の第2の娘液滴とに分割する工程とを含む工程と;
(viii) 第1の娘液滴の内部の、工程(iii)又は(v)において前記酵素反応から産生された産物分子を、マイクロ流体エレクトロスプレーイオン化(即ちESI)エミッタを介して、第1の娘液滴の内容物を蒸発及びイオン化させた後、質量分析(MS)法を用いて分析する工程と;
(ix) 工程(viii)におけるMS分析結果に応じて、マイクロ流体デバイス中の対応する第2の娘液滴を選別する工程と
を含む工程。
使用されるすべての出発物質は市販されている。Krytox(商標)157 FSL (MW=2103ダルトン)は、DuPont社から得られた。Jeffamine (登録商標) 900及びポリエチレングリコール(MW=950から1050ダルトン)は、Sigma Aldrich社から入手した。
赤外線(IR)分光分析は、ダイヤモンドATRアクセサリーを備えたPerkin Elmer社Spectrum One IR装置を用いて実施した。
核磁気共鳴(NMR)分光分析は、DCH-Cryoprobeを備えた500 MHz Bruker社AVANCE III HD NMR分光計を用いて実施した。
Krytox (商標)157 FSL (Mw=2103ダルトン) 90gを、磁気撹拌子を備え、ゴムシールで封止した250mL丸底フラスコに入れた。フラスコを排気し、Krytox (商標)ポリマーからガスを抜くために3回窒素を詰め替えた。75mLの無水Novec (商標) 7100を注射器によって添加して、Krytox(商標)を溶解した。次いで、室温で注射器によってオキサリルクロリド105mL、続いて触媒量の無水DMF(注射器針からの1滴)を添加した。反応物を室温で終夜撹拌し、清浄な250mL丸底フラスコ中にデカンテーションし、蒸発乾固させた。アシルクロリド(オフホワイトの不透明油状物)の収量: 定量的。IRカルボニル伸縮1807cm-1。アシルクロリド生成物に対するIRスペクトルを図1に示す
工程1からのアシルクロリド生成物17gを、無水Novec (商標) 7100に溶解し、ポリマー担持4-ジメチルアミノピリジン(1.5当量) 2gを添加した。混合物を窒素で防護し、室温で無水メタノール5mLを注射器で加えた。反応物を室温で終夜撹拌した。ポリマー担持4-ジメチルアミノピリジンをろ別し、ろ液を蒸発乾固させた。メチルエステル(XI) (透明な油状物)の収量: 16.9g (99.4%)。IRカルボニル伸縮1792cm-1。1H NMRのピーク4.0(s)。メチルエステル生成物(XII)のIRスペクトルを図2に示す。メチルエステル生成物(XII)の1H NMRスペクトルを図3に示す。
水素化ホウ素ナトリウム3gを、100mL丸底フラスコに入れ、無水Novec (商標) 7100 5mL及びジグリム4mLを添加した。混合物を、窒素下氷浴中に置いた。工程2からのメチルエステル生成物(XII) 16.9gを無水Novec(商標) 7100 15mLに溶解し、懸濁された水素化ホウ素ナトリウムに注射器によって緩徐に添加した。次いでフラスコに還流凝縮器を取り付け、窒素で防護し、75℃まで1時間加熱した。反応物を室温まで冷却させておき、Novec (商標) 7100で150mLに希釈し、水性塩化アンモニウム/塩酸緩衝液100mL中に注いでクエンチした(クエンチ後pH=7であった)。該相を分離し、親フッ素性相を水100mLで抽出し、無水硫酸ナトリウムで脱水した。ろ過によって乾燥剤を除去し、ろ液を蒸発乾固させた。アルコール(XIII) (透明な油状物)の収量: 14.4g(86%)。1H NMRのピーク3.8(s)及び4.25(dd)。アルコール生成物(XIII)に対するIRスペクトルを図4に示す。アルコール生成物(XIII)に対する1H NMRスペクトルを図5に示す。
ポリエチレングリコール(Mw=950から1050ダルトン) 50gをジクロロメタン300mLに溶解し、窒素で防護した。注射器によってピリジン16.2mL、続いてジクロロメタン100mL中の4-トルエンスルホニルクロリド25.7gを添加した。反応物を室温で終夜撹拌した。反応物を1M塩酸100mLで2回抽出し、飽和ブライン200mLで乾燥し、無水硫酸マグネシウムで脱水させた。乾燥剤をろ別し、透明なろ液を蒸発乾固させた。油性の残渣を無水ジエチルエーテル50mLで3回抽出し、次いで真空中で乾燥した。油性の残渣をディーンスターク装置においてトルエン100mL中で還流し、ここで更に水1mLを除去した。該溶液を蒸発乾固させた。トシル化ポリエチレングリコール(XIV) (オフホワイトの透明な油状物)の収量: 47g(72%)。トシル化ポリエチレングリコール生成物(XIV)の1H NMRスペクトルを図6に示す。
水素化ナトリウム0.86gを無水Novec (商標) 7100 40mLに懸濁させ、窒素で防護した。工程3からのアルコール生成物(XIII) 75.2gを無水Novec (商標) 7100 35mLに溶解し、水素化ナトリウム懸濁液に添加した。懸濁液を40℃まで3時間、もはやガスが発生しなくなるまで加温した。反応物を室温まで冷却させておいた。工程4からのトシル化ポリエチレングリコール生成物(XIV) 22.6gを無水テトラヒドロフラン100mLに溶解し、懸濁液25mLアリコートに注射器によって添加した。反応物を室温で終夜撹拌し、次いで65℃まで1日加熱した。反応物を室温まで冷却し、メタノール75mLで2回抽出した。フルオラス層をほとんど濃縮乾固し、油性の残渣を、Novec (商標) 7100中の10%メタノールで溶離して、カラムクロマトグラフィーによって精製した。界面活性剤(IIa)の収量: 12.9g。界面活性剤生成物(IIa)の1H NMRスペクトルを図7に示す。
工程3からのアルコール生成物(XIII) 10.5gを磁気撹拌子を備え、ゴムシールで封止された100mL丸底フラスコに入れ、排気し、窒素を3回詰め替えた。次いで注射器によって無水Novec (商標) 7100 20mL、続いてトリメチルアミン2.8mL及びピリジン0.12mLを添加した。該溶液を氷浴中で冷却し、無水テトラヒドロフラン10mL中のp-ニトロフェニルオルトクロロホルマートを注射器によって緩徐に添加した。オフホワイトの沈殿が形成された。反応物を室温まで加温しておいて、4日間撹拌した。反応物を水性炭酸アンモニウム溶液50mLでクエンチし、層を分離し、有機層を他の水性炭酸アンモニウム50mLで抽出した。フルオラス層を蒸発乾固させ、カラムクロマトグラフィーによって精製した。活性化炭酸エステル(XV) (透明な油状物)の収量: 6.15g (54%)。1H NMRのピーク4.95(m)、7.4(d)及び8.85(d)。活性化炭酸エステル生成物(XV)に対するIRスペクトルを図8に示す。活性化炭酸エステル生成物(XV)に対する1H NMRスペクトルを図9に示す。
Jeffamine 900 1.08gを100mL丸底フラスコに入れた。工程4からの活性化炭酸エステル生成物(XV) 6gをNovec (商標) 7100 15mLに溶解し、Jeffamineに添加した。ポリマー担持ピペリジン1gを添加し、反応物を、窒素下で防護して室温で3日間撹拌した。ポリマー担持ピペリジンは、凝固/凝集され明るい黄色に変化していた。反応物をろ別し、透明なろ液を、溶離液としてNovec (商標) 7100中の10%メタノールによるカラムクロマトグラフィーによって精製した。界面活性剤(IIb) (黄色ワックス状固体)の収量: 2.84g (42%)。IRカルボニル伸縮1743cm-1。界面活性剤生成物(IIb)に対するIRスペクトルを図10に示す。界面活性剤生成物(IIb)に対する1H NMRスペクトルを図11に示す。
N2下氷浴中で約4℃まで冷却された、Novec 7500 (50mL)中の工程1からのアシルクロリド生成物(45.14g; Mw=2329.5; 19.37mmol)の撹拌溶液に、水酸化アンモニウム(48.5mL、7.989M、20mol当量)を注射器を介して添加し、反応混合物を終夜高速で撹拌した。メタノール50mL及びTHF 20mLを反応溶液に、高速撹拌しながら添加し、次いで混合物を静置させておいた。上層(主に、水/メタノール/THFの混合物)を分離して分け、廃棄した。残りの下層に、高速撹拌しながらメタノール50mL及びTHF 20mLを再度添加し、続いて、大部分の揮発性成分を除去するように蒸発を行なった。残渣にNovec 7100 55mL及びメタノール20mLを添加した。得られた溶液を700rpmで10分間撹拌した。次いで、溶液を分液漏斗中で静置させておき、上層を分離し、廃棄した。収集したフルオラス相を水20mLで再度洗浄し、次いでメタノール50mL及びTHF 50mLに溶解した。得られた透明な溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過後、ろ液を真空中で濃縮乾固して、無色の油状物としてアミド生成物(XVI)を得た(収量: 47.537グラム、98%)。IR: 1740cm-1。アミド生成物(XVI)に対するIRスペクトルを図12に示す。アミド生成物(XVI)に対する1H NMRスペクトルを図13に示す。
窒素下、固体Fe3(CO)12 (1.05g)を室温で撹拌しながら無水トルエン(52mL)に添加した。得られた暗緑色の溶液(約0.04M)を、無水Novec 7500 (92mL)中の工程2からのアミド生成物(XVI) (47.18グラム、Mw=2310、20.42mmol)の溶液に、注射器を介して添加し、続いて別個の注射器を用いてフェニルシラン(10.08mL、81.7mmol)を添加した。混合物を132℃において(アルミニウムブロック温度)2日間撹拌した。室温まで冷却すると直ちに、反応物中にメタノール15mL、5N HCl水性溶液7mL及び水8mLの混合物を、撹拌しながらパスツールピペットを用いて少しずつ添加し、続いてメタノール25mL及び2N NaOH水性溶液25mLの混合物、及び最後に2N NaOH 10mLを添加した。更に10分間撹拌後、得られた混合物をセライトでろ過した。分離漏斗中で赤色の水性上層及びフルオラス下層を分離し、水性相をNovec 7500 50mLで逆抽出した。組み合わせた有機相を、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、これを真空中で濃縮して、黄色-茶色の油状物、43.4グラムを得た。濃縮された残渣を80% Novec 7100/ヘキサン(65mL)に再度溶解し、Interchim SiHCカートリッジ(220g、50μm直径の球形シリカゲル)により精製し、以下の通り溶離した: 連続的に、(1) 80% Novec 7100/ヘキサン(700mL)、(2) Novec 7100 (2000mL)、(3) 0.5% MeOH/Novec 7100 (800mL)及び最後に(4) 純粋なNovec 7100 (1000mL)。画分を含有する生成物を組み合わせ、真空中で濃縮して、白色の濁った油状物としてアミン生成物(XVII)を得た(収量: 26.908グラム、57.37%)。アミン生成物(XVII)に対する1H NMRスペクトルを図14に示す。
無水Novec 7100 (8.0mL)及びTHF (1.4mL)中の工程3からのアミン生成物(XVII) (4.313グラム、Mw=2231、1.933mmol)の撹拌溶液に、注射器を介してヒューニッヒ塩基(0.35mL、2.03mmol)を、続いてTHF(7mL)中のp-NO2Ph-OCOO-PEO-OCOO-p-NO2Ph(1グラム、Mn約1098、0.91mmol)の加温溶液をDBU (0.306mL、2.03mmol)と一緒に添加した。次いで混合物を40℃において2日間撹拌し、次いで蒸発乾固させた。残渣をNovec 7100 (50mL)に溶解し、該溶液を3-アミノプロピルシリカゲル4gで穏やかに10分間撹拌しながら処理した。固体をろ過後、ろ液を別の3-アミノプロピルシリカゲル2gで穏やかに10分間撹拌しながら処理した。この同じ手順を3-アミノプロピルシリカゲル0.7gで再度繰り返した。最終のろ液を真空中で濃縮乾固して、淡黄色の油状物を得て、油状物をInterchim SiHCカートリッジ(25g、50μm直径の球形シリカゲル)により精製した。カートリッジを以下の通り溶離した: 連続的に、(1) Novec 7100 (100mL)、(2) 3% MeOH/Novec 7100 (100mL)、(3) 6% MeOH/Novec 7100 (100mL)及び最後に(4) 10% MeOH/Novec 7100 (300mL)。画分を含有する生成物を組み合わせ、真空中で濃縮して、白色の濁った油状物としてカルバマート生成物(IIc)を得た(収量: 377mg)。
35℃の無水THF (10mL)中のPEG-ビス(イソシアナート)(0.988g、Mn約2000、0.49mmol)の撹拌溶液に、Novec 7500 (7.5mL)中の工程3からのアミン生成物(XVII) (4.536グラム、Mw=2231、1.976mmol)、及び続いてDBU (0.225mL、1.482mmol)を添加した。得られた混合物を35℃で終夜撹拌した。次いでこれに3-アミノプロピルシリカゲル(2.604g)及びNovec 7100 (5mL)を添加した。懸濁液を室温で20分間穏やかに撹拌した。固体をろ過後、ろ液を更に10分間穏やかに撹拌しながら、別の3-アミノプロピルシリカゲル1.06gで処理した。最終のろ液を真空中で濃縮乾固して、黄色油状物を得て、これをInterchim SiHCカートリッジ(25g、50μm直径の球形シリカゲル)により精製した。カートリッジを以下の通り溶離した: 連続的に、(1) Novec 7100 (100mL)、(2) 3% MeOH/Novec 7100 (100mL)、(3) 6% MeOH/Novec 7100 (100mL)及び最後に(4) 10% MeOH/Novec 7100 (300mL)。画分を含有する生成物を組み合わせ、真空中で濃縮して、淡黄色油状物として尿素生成物(IIg)を得た(収量: 477mg)。
工程4からの活性化Krytoxカルボナートエステル生成物(XV) (38.09グラム、15.47mmol)を磁気撹拌子及びセプタム付き50mL滴下漏斗を備えた250mL丸底フラスコに入れた。該器具に真空を加え、窒素を3回詰め替えることによって脱気した。活性炭酸エステルを溶解するために、乾燥Novec 7100(無水Na2S04、30mL上に保管した)を注射器で、続いて無水テトラヒドロフラン(50mL)を注射器で添加した。セプタムを備えた100mL丸底フラスコにおいて、窒素防護下、ビス(3-アミノプロピル)を末端とするポリ(エチレングリコール) (Mn約1500、10.44グラム、6.96mmol)を、無水テトラヒドロフラン(25mL)及び乾燥Novec 7100 (無水Na2S04、15mL上に保管した)に溶解した。4-メチルモルホリン(2.8mL=2.58グラム、23.21mmol)を、ビス(3-アミノプロピル)を末端とするポリ(エチレングリコール)溶液に注射器で添加した。4-メチルモルホリンを有する溶液を、次いで滴下漏斗に加え、撹拌された活性化Krytoxカルボナートエステルに30分間にわたり緩徐に添加した。反応物を35℃の熱ブロック温度で17時間撹拌した。次いで、反応物を蒸発乾固させた。残渣をNovec 7100 200mL中に再溶解した。溶液に3-アミノプロピル官能化シリカゲル(15グラム、15mmol)を添加し、10分間撹拌し、フィルターフリットでろ過することによって除去した。別の15グラム(15mmol)の3-アミノプロピル官能化シリカゲルを更に4回添加し、フリットでろ過することによって除去した。3-アミノプロピル官能化シリカゲルの第5のアリコートの後、混合物を吸引下、セライト及びろ紙によりろ過した。少量の3-アミノプロピル官能化シリカゲル(20mg)が、数滴のろ液を添加した時、黄色の痕跡を示さない場合は、不純物関連の4-ニトロフェノールの除去は完了している。透明なろ液をロータリーエバポレータ(40℃、270mbar、次いで50℃、0から5mbar)により、不透明な無色の油性ワックス(15g)まで蒸発乾固させた。ワックス状残渣をNovec 7100 50mLに溶解した。
Novec 7100中の工程1からのアシルクロリド生成物の氷浴中で冷却された撹拌溶液に、冷たいメチルアミン水性溶液を添加する。次いで反応混合物を室温まで、途切れなく終夜撹拌しながら加温させておく。反応溶液を飽和ブラインと混合し、混合物をろ過する。水層を分離して分け、無水硫酸ナトリウムで乾燥した有機画分をろ過し、真空中で濃縮して、油状物を得て、これをFC72に溶解した。混合物を、セライトを通してろ過し、真空中で濃縮して、アミド生成物(XVIII)を得る。
窒素下、固体Fe3(CO)12に無水トルエンを室温で撹拌しながら添加する。得られた暗緑色の溶液に、無水Novec 7500中の工程2からのアミド生成物(XVIII)の溶液を添加し、続いてフェニルシランを添加する。混合物を130℃で(アルミニウムブロック温度) 2日間撹拌する。室温まで冷却すると直ちに、反応物中にメタノール及びHCl水性溶液を添加する。生じた固体をろ別し、Novec 7100で洗浄する。次いで、水性相とフルオラス層を分離し、水性相をNovec 7500で逆抽出する。組み合わせた有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、真空中で濃縮して、油状物を得て、これをヘキサン及びNovec 7100の混合物に溶解する。混合物をInterchim SiHCカートリッジ(25g、15μm直径の球形シリカゲル)により精製して、アミン生成物(XIX)を得る。
無水Novec 7100及びTHF中の工程3からのアミン生成物(XIX)の撹拌溶液に、ヒューニッヒ塩基を、続いてTHF中のNO2PhOCOO-(CH2CH2O)eCO2PhNO2の加温溶液をDBUと一緒に添加する。次いで混合物を40℃で2日間撹拌し、蒸発乾固させる。残渣をNovec 7100に溶解し、溶液を3-アミノプロピルシリカゲルで穏やかに撹拌しながら処理する。混合物をろ過し、ろ液を真空中で濃縮する。得られた残渣をInterchim SiHCカートリッジにより精製して、カルバマート生成物(IIh)を得る。
35℃の無水THF中のPEG-ビス(イソシアナート)の撹拌溶液に、Novec 7500中の工程3からのアミン生成物(XIX)を、続いてDBUを添加する。得られた混合物を35℃で終夜撹拌し、次いで、3-アミノプロピルシリカゲル及びNovec 7100を添加する。混合物を室温で撹拌し、次いでろ過する。ろ液を真空中で濃縮し、残渣をInterchim SiHCカートリッジにより精製して、尿素生成物(IIi)を得る。
工程3からのアミン生成物を、対応するイソシアナートに変換する。
工程4からのイソシアナート生成物を、Jeffamine 900と反応させて、界面活性剤生成物(IId)を提供する。
工程3からのアルコール生成物を、スルホニルクロリドに変換する。
工程4からのスルホニルクロリド生成物を、Jeffamine 900と反応させて、界面活性剤生成物(IIe)を提供する。
工程3からのアルコール生成物を、対応するフェニルエーテルに変換する。
工程4からのフェニルエーテル生成物を、スルホニルクロリドに変換する。
工程5からのスルホニルクロリド生成物をJeffamine 900と反応させて、界面活性剤生成物(IIf)を提供する。
エマルジョン液滴を、40μm×40μmのフローフォーカシング交差合流ノズルを備えたポリジメチルシロキサン(PDMS) Pico-Gen(商標)バイオチップ(Sphere Fluidics Limited社)により生成した。このバイオチップを図17に図式的に例示する。図は、エマルジョン排出口(1) (図の上左に)、水性相注入口(2) (メイン図の左側の矢印に示す)、油相注入口(3) (メイン図の右側の矢印に示す)及びフローフォーカシング交差合流点(4) (拡大挿入図に矢印で示す)を示す。
Platinum(登録商標)Taq DNAポリメラーゼキット(Life Technologies社、#10966)
JurkatゲノムDNA試料(Thermo Fisher Scientific社、#SD1111)
ACTBプライマーセット(Jena Bioscience GmbH社、#PCR-253)
dNTP Mix、各10mM (Thermo Fisher Scientific社、#R0191)
ヌクレアーゼフリー水、50mL (Life Technologies社、#AM9937)
界面活性剤(IIa)及び界面活性剤(IIb)を用いて、実施例11において生成された液滴エマルジョン試料をそれぞれ、G-Strom Thermal Cycler System (Labtech社)に入れ、表2に示された熱サイクルプログラムを実施した。
懸濁液培養物からの、1.2×106個のチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞をペレット化し(300xg、5分)、カプセル化媒体(CHO細胞増殖媒体、16% OptiPrep(商標)、1% Pluronic(登録商標) F-68) 1mLに再懸濁させ、30μm CellTrics(登録商標)細胞ストレーナーを通した。細胞をNovec (商標) 7500中の5%(質量/質量)界面活性剤(IIa)、界面活性剤(IIb)又はPico-Surf(商標)1用いて、300pLの液滴中にカプセル化した。各試料に対して200μLのエマルジョンを収集し、収集後、処理する前に37℃のCO2インキュベータに2時間入れた。非カプセル化CHO細胞を生存率の対照として同時に保持した。
2 水性相注入口
3 油相注入口
4 フローフォーカシング交差合流点、フローフォーカシング合流点
5 液滴
6 油相
7 水性相
Claims (30)
- 式(II):
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II)
[式中、
各Aはペルフルオロポリエーテル基であり、かつ式:
-[CF(CF3)CF2O]b-
[式中、bは正の整数である]の繰返し単位を含み;
aは正の整数であり;
Xは、共有結合又は連結基であり;
xは正の整数であり;
Bはポリアルキレンオキシド単位であり;
複数のA、X、a及びxを含む化合物においては、それぞれは同じでも異なってもよい]
を有する界面活性剤。 - 各Aが、式
-[CF2CF2O]c-[CF(CF3)CF2O]b-
[式中、bは正の整数であり、及びcは0又は正の整数である]の単位を含む、又は、
各Aが、式
CF3CF2CF2O-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-
[式中、bは正の整数である]から構成される、請求項1に記載の界面活性剤。 - bが1から100の整数である、請求項2に記載の界面活性剤。
- 各aが1から5の整数である、請求項1から3のいずれか一項に記載の界面活性剤。
- 少なくとも1つのXが共有結合である、請求項1から4のいずれか一項に記載の界面活性剤。
- 少なくとも1つのXが連結基である、請求項1から4のいずれか一項に記載の界面活性剤。
- 少なくとも1つのXが、式-D-(E)h-(G)d-又は-(G)d-(E)h-D-[式中、Dは、NH、NMe、C(O)、CO2、O又はSOg(ここで、gは0、1若しくは2である)から選択され、Eは、アルキレン、場合により置換されたアリーレン又は場合により置換されたヘテロアリーレンから選択され、hは0又は1であり、Gは、C(O)NH、CO2、NH、NMe、O、C(O)、S又はSO2NHから選択され、dは0又は1である]の連結基であるか、又は少なくとも1つのXが、-C(O)NH-、-C(O)NMe-、-NHC(O)-、-NMeC(O)-、-C(O)S-、-SC(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-OC(O)O-、-OC(O)NH-、-OC(O)NMe-、-O-、-S-、-NHC(O)NH-、-NMeC(O)NH-、-NHC(O)NMe-、-NHC(O)O-、-NMeC(O)O-、-SO2NH-、-NHSO2-、-NHSO2-C6H4-O-及び-O-C6H4-SO2NH-から選択される連結基である、請求項1から6のいずれか一項に記載の界面活性剤。
- 各xが1である、請求項1から7のいずれか一項に記載の界面活性剤。
- 各Bが、ポリエチレンオキシド単位、又は
ポリプロピレンオキシド単位、
を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の界面活性剤。 - 各Bが式
-[CH2]r-[CH2CH2O]e-[CH2]r'-、
[式中、eは正の整数であり、r及びr'は、それぞれ独立に0、1、2、3、4又は5である]の単位から構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載の界面活性剤。 - 各Bが式
-[CH2CH2O]e-
[式中、eは正の整数である]の単位から構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載の界面活性剤。 - 各Bが式
-[CH(CH3)CH2O]f-[CH2CH2O]e-[CH2CH(CH3)O]f'-CH2CH(CH3)-
[式中、e、f及びf'は、それぞれ独立に正の整数である]から構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載の界面活性剤。 - eが1から100の整数である、請求項10から12のいずれか一項に記載の界面活性剤。
- f及びf'が、それぞれ独立に1から50の整数である、請求項12又は請求項13に記載の界面活性剤。
- 請求項1から15のいずれか一項に記載の界面活性剤を製造する方法であって、式(VIII)の化合物
A-(CH2)a-Y (VIII)
[式中、Aはペルフルオロポリエーテル基であり、;かつAが、式
-[CF(CF3)CF2O]b-
[式中、bは正の整数である]の繰返し単位を含む;
aは正の整数であり、
Yは、求核基、脱離基、又はイソシアナート基を含む]を、式(XI)の化合物
Z-B-Z (XI)
[式中、Bはポリアルキレンオキシドであり、
各Zは、求核基、脱離基又はイソシアナート基を含む]
と反応させる工程を含む方法。 - 各Aが、式
-[CF2CF2O]c-[CF(CF3)CF2O]b-
[式中、bは正の整数であり、及びcは0又は正の整数である]の単位を含む、又は、
各Aが、式
CF3CF2CF2O-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-
[式中、bは正の整数である]から構成される、請求項16に記載の方法。 - 各aが1から5の整数である、請求項16又は請求項17に記載の方法。
- 各Bが、ポリエチレンオキシド単位、又は
ポリプロピレンオキシド単位
を含む、請求項16から18のいずれか一項に記載の方法。 - Bが、式-[CH2]r-[CH2CH2O]e-[CH2]r'-又は-[CH(CH3)CH2O]f-[CH2CH2O]e-[CH2CH(CH3)O]f'-CH2CH(CH3)-[式中、e、f及びf'は、それぞれ独立に正の整数であり、r及びr'は、それぞれ独立に0、1、2、3、4又は5である]から構成されている、請求項16から19のいずれか一項に記載の方法。
- Yが、NH2、NHMe、OH、SH、NCO、Cl、Br、I、OMe、OEt、OTs、OMs、OTf、OC6H4NO2、NHC(O)L、C(O)L、OC(O)L、SO2L及びOC6H4SO2L[ここで、Lは、Cl、Br、I、OMe、OEt、OH、OTs、OMs、OTf及びOC6H4NO2から選択される]から選択され、且つ/又は、Zが、NH2、OH、SH、NCO、Cl、Br、I、OMe、OEt、OH、OTs、OMs、OTf、OC6H4NO2、NHC(O)L、C(O)L、OC(O)L、SO2L及びOC6H4SO2L[ここで、LはCl、Br、I、OMe、OEt、OH、OTs、OMs、OTf及びOC6H4NO2から選択される]から選択される、請求項16から20のいずれか一項に記載の方法。
- 式(VIII)の化合物が、CF3CF2CF2O-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-CH2OC6H4SO2Cl、CF3CF2CF2O-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-CH2SO2Cl、CF3CF2CF2O-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-CH2OC(O)OC6H4NO2、CF3CF2CF2O-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-CH2OH、CF3CF2CF2O-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-CH2NCO、CF3CF2CF2O-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-CH2NH2及びCF3CF2CF2O-[CF(CF3)CF2O]b-CF(CF3)-CH2NHMe、[ここで、bは1から50の整数である]からなる群から選択され、且つ/又は
式(XI)の化合物が、TsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OTs、MsO-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OMs、NO2C6H4OC(O)O-CH2CH2-[OCH2CH2]e-OC(O)OC6H4NO2、OCN-CH2CH2-[OCH2CH2]e-NCO、H2N-[CH2]3-[OCH2CH2]e-CH2-NH2及びH2N-[CH(CH3)CH2O]f-[CH2CH2O]e-[CH2CH(CH3)O]f'-CH2CH(CH3)-NH2[式中、eは1から100の整数であり、f及びf'は、それぞれ独立に1から50の整数である]から選択される、請求項16から21のいずれか一項に記載の方法。 - 式(II):
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II)
[式中、
各Aはペルフルオロポリエーテル基であり、かつ式:
-[CF(CF3)CF2O]b-
[式中、bは正の整数である]の繰返し単位を含み;
aは正の整数であり;
Xは、共有結合又は連結基であり;
xは正の整数であり;
Bはポリアルキレンオキシド単位であり;
複数のA、X、a及びxを含む化合物においては、それぞれは同じでも異なってもよい]
を有する界面活性剤を含む組成物。 - 請求項1から15のいずれか一項に規定する式 (II)を有する化合物の、界面活性剤としての使用。
- エマルジョンの調製における、請求項1から15のいずれか一項に記載の界面活性剤の使用。
- エマルジョンの形態の、請求項23に記載の組成物。
- 不連続水性相;
連続油相;及び
前記界面活性剤
を含む、請求項26に記載のエマルジョンの形態の組成物。 - (i) 水性相を準備する工程と;
(ii) 油相を準備する工程と;
(iii) 前記水性相、前記油相及び界面活性剤を混合して、エマルジョンを形成する工程と
を含み、前記界面活性剤が、式(II):
A-(CH2)a-(X)x-B-(X)x-(CH2)a-A (II)
[式中、
各Aはペルフルオロポリエーテル基であり、かつ式:
-[CF(CF3)CF2O]b-
[式中、bは正の整数である]の繰返し単位を含み;
aは正の整数であり;
Xは、共有結合又は連結基であり;
xは正の整数であり;
Bはポリアルキレンオキシド単位であり;
複数のA、X、a及びxを含む化合物においては、それぞれは同じでも異なってもよい]
からなる群から選択される式を有する、請求項26又は27に記載のエマルジョンの形態の組成物を調製する方法。 - 前記混合が、マイクロ流体デバイスのフローフォーカス型合流法によるものである、請求項28に記載の方法。
- 請求項26又は27に記載のエマルジョンの形態の組成物の不連続水性相において、1種又は複数の化学的及び/若しくは生物学的反応、並びに/又は生物学的プロセスを行う方法。
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