KR100701012B1 - 다가 어레이 제조 시약 및 방법 및 다가 어레이의 조합라이브러리 - Google Patents

다가 어레이 제조 시약 및 방법 및 다가 어레이의 조합라이브러리 Download PDF

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Abstract

다가 어레이의 라이브러리 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 라이브러리. 라이브러리의 다가 어레이 성분은 정의된 길이, 정의된 말단 관능성 및 정의된 펜던트 관능기를 갖는다. 이 방법들은 금속 카르벤 촉매의 존재하에 하나 이상의 잠재적 반응기 및 하나 이상의 중합성 기를 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하여 하나 이상의 잠재적 반응기를 포함하는 중합체 주형을 생성하고 ; 중합체 주형을 유효한 조건하에 하나 이상의 반응기를 포함하는 하나 이상의 관능화 시약과 조합하여 중합체 주형의 잠재적 반응기와 관능화 시약의 반응기를 반응시켜 다가 어레이를 생성하는 단계를 갖는 다가 어레이의 제조를 포함한다. 이 방법은 적어도 하나가 관능화 되는 루테늄 또는 오스뮴 카르벤 촉매 및 캡핑제를 사용하는 텔레켈릭 중합체 (모노- 또는 이-텔레켈릭) 의 제조를 더 포함한다.
카르벤 촉매, 캡핑제

Description

다가 어레이 제조 시약 및 방법 및 다가 어레이의 조합 라이브러리{METHOD AND REAGENTS FOR MAKING MULTIVALENT ARRAYS AND COMBINATIONAL LIBRARIES OF MULTIVALENT ARRAYS}
새로운 물질과 합성 방법들이 연구 및 제조의 중요한 분야로서 나타나고 있다. 그것들은 생명공학, 의약, 약제학, 의약장비, 센서, 광학재료 등의 분야에서 응용된다. 개환 치환 중합(ROMP:ring-opening metathesis polymerization) 방법은 이러한 유용한 물질을 생성시키는데 강력한 합성방법으로서 판명되었다. 관능화된 물질을 생성시키는데 ROMP이 사용된 많은 예들은 펜던트 관능성을 단량체에 혼입하여 다가 어레이(multivalent array)를 형성시키는데 집중되었다. 본원에서 사용된 바와 같이, 다가 어레이는 중합체에 다양한 특성을 부여하는 펜던트 관능기를 가진 짧은 올리고머를 포함하는, 변하는 길이의 (랜덤 또는 블럭 공중합체를 포함하는) 중합체를 나타낸다. 그러한 다가 어레이는 다가 리간드, 다가 디스플레이, 여러 자리(multidentate) 어레이, 여러 자리 리간드 또는 여러 자리 디스플레이로서 또한 종종 언급된다.
그러한 다가 어레이는 의약 및 생명공학 분야에서 특히 유용하다. 예컨대, 세포 표면 수용체를 다가 어레이의 특정 에피토프에 결합하는 것은 넓고 다양한 생물학적 반응을 일으킬 수 있다. 그러한 다가 결합은 1가 상호작용에 의해 도출된 것과 완전히 다른 특유한 결과를 가져온다. 예컨대, 표피성장인자를 통한 신호는 막횡단 수용체의 2량체화를 명백히 촉진시키는 2가 리간드의 결합에 의해 촉진되지만, 1가 리간드는 수용체를 결합시키지만 신호를 생성하지 않는다. 게다가, 다가 어레이는 세포 표면 단백질의 유리를 일으키는 것으로 나타났으며, 단백질 디스플레이를 조절하는 새로운 메커니즘을 제시한다. 단백질-탄수화물 인식 과정에 있어서, 다가 사카라이드-치환 어레이는 전단흐름(shear flow)의 동적 조건 하에서 증가된 친화력, 특이성 및 특유한 저해 효능을 나타낼 수 있다. 따라서 생물학적으로 관련된 결합 에피토프의 정의된 다가 어레이를 합성하는 능력은 생리학적으로 중요한 과정을 탐색하고 다루는 수단을 제공한다.
이들은 큰 거리를 잴 수 있기 때문에, 길이 및 에피토프 밀도가 변동하는 선형 다가 어레이는 특히 생물학계에서 구조-함수 관계를 규명하는 데 유용하다. 이가 및 삼가 리간드, 덴드리머(dendrimer) 고분자량 중합체의 생성을 위해, 화학적 및 화학효소적 경로가 발전되어왔지만, 공지된 선형 올리고머는 합성하기가 훨씬 더 어렵다는 것이 판명되었다. 이에 따라, 길이를 변화시키고 조절하는 상이한 다가 물질의 다양한 어레이를 창출하기 위해 일반적인 전략이 필요하다.
실행 가능한 한 방법은 ROMP 기술을 사용하는 것이다. ROMP 는 셀 표면 단백질 (Morell 등, J. Am. Chem. Soc., 118, 2297-2298 (1996) ; Mortell 등, J. Am. Chem. Soc., 116, 12053-12054 (1994) ; Kanai 등, J. Am. Chem. Soc., 119, 9931-9932 (1997) ; Kingsbury 등, J. Am. Chem. Soc., 121, 791-799 91999) ; Schrock 등, J. Am. Chem. Soc., 112, 3875-3886 (1990) ; Gordon 등, Nature, 392, 30-31 (1998) ; 및 Sanders 등, J. Biol. Chem., 274, 5271-5278 (1999)) 의 단백질 가수분해 이탈을 촉진시키기 위해 단백질-카르보히드레이트 인식 이벤트 (events) 를 억제함으로써 정렬시키는 강력하고 특유한 활성을 가진, 정의된 생물학적 활성 중합체 (Gibson 등, Chem. Commun, 109-1096 (1997) ; Biagini 등, Chem. Commun, 1097-1098 (1997) ; Biagini 등, Polymer, 39, 1007-1014 (1998) ; 및 Kiessling 등, Topics in Organometallic Chemistry, 1, 199-231 (1998)) 를 생성하는 데 사용되어왔다. ROMP 에 의한 다가 물질의 집합은 다가 디스플레이를 생성하는 고정전 방법에 대해 몇몇 장점을 가진다. 특정적으로는, ROMP 는 리빙 중합 조건하에서 수행할 수 있고, 만일 억제 속도가 전개속도보다 빠르면, 단량체 대 억제제 비 (M : I) 를 변동시킴으로써 정의된 길이의 물질을 생성할 수 있다 (Ivin, Olefin Metahesis and metahesis polymerization ; Academic Press : San Diego, 1997). 이러한 접근은 결과 물질이 매우 균일함을 나타내는, 협소한 다분산성을 가진 물질을 생성하기 위해 그룹스(Grubb's) 루테늄 금속 카르벤 촉매 ([(Cy)3P]2Cl2Ru=CHPh) 로써 성공적으로 적용되었다 (Dias 등, J. Am. Chem. Soc., 119, 3887-3897 (1997) ; 및 Lynn 등, J. Am. Chem. Soc., 118, 784-790 (1996)). 음이온성 및 양이온성 중합 촉매와 대조적으로, 루테늄 금속 카르벤 개시제는 광범위한 관능기의 내성이 있다.
하지만, ROMP 를 생물학적으로 활성인 물질에 회합하는 데 의존하는 표준적인 접근 방식의 사용에는 태생적인 단점이 있다. 예를 들어, 목적 펜던트 관능성이 단량체에 혼입된다. 이에 따라, 신규한 관능화 시클릭 올레핀 단량체, 통 상적으로 관능화 비시클릭 단량체는 제조되는 각각의 신규한 중합체 분류에 대해 합성되어야 한다. 또한, 그 결과 용해도 및 전자 밀도 및 시클릭 올레핀의 특질과 같은 각 단량체의 물리적 특성은 반응의 개시, 전개 및 비-생산적 종결 속도가 상이하다 (Kanai 등, J. Am. Chem. Soc., 119, 9931-9932 (1997)). 또한, 목적 제품의 정제는 사용된 단량체의 구조에 따라 복잡할 수 있다.
이러한 기술적인 복잡함으로 인해 다가 어레이를 적당히, 대규모로 합성하는 것을 방해한다. 이에 따라, 필요한 것은 하나 이상의 이러한 쟁점을 처리하는 다가 어레이를 합성하는 일반적인 방법이다. 궁극적으로, 올리고머의 라이브러리의 대규모 제조 및 생산이 상기 방법에 의해 용이해진다.
다가 어레이에서 추가의 개질을 도입하기 위한 부가 전략은 ROMP 중합체의 말단에 선택된 관능기를 혼입하는 것이다. 중합체 말단에서 부가의 관능성을 부착하는 것은 ROMP 에 의해 발생된 물질에 대한 사용 목록을 추가로 확장한다. 이러한 선택적 말단-캡핑은 ROMP-유도된 중합체를 지지하는 표면의 합성에서 설명된 바와 같이, 신규한 응용에 물질을 합성하기 위해 리빙 티탄 및 몰리브데늄-개시된 ROMP 반응시 미리 사용되어 졌다 (Cannizzo 등, Macromolecules, 20, 1488-1490 (1987) ; Albagli 등, J. Phys. Chem., 97, 10211-10216 (1993) ; 및 Albagli 등, J. Am. Chem. Soc., 115, 7328-7334 (1993)). 티탄 및 몰리브데늄 개시제와 달리, 루테늄 ROMP 개시제는 다른 촉매를 사용하여 접근할 수 없는 제품을 생산케 하는, 광범위한 극성 관능기의 내성이 있다 (Grubbs, J.M.S. Pure Appl Chem., a31, 1829 (1994)). 특정 말단기를 루테늄 카르벤-촉매 작용된 ROMP 에 의해 발생된 중합체에 부착함으로써 중합체의 선택적 부동화와 같은 응용을 위해 추가의 관능화에 순화적인 물질에 대해 접근하여 신규한 표면 (Weck 등, J. Am. Chem. Soc., 121, 4088-4089 (1989)) 을 제공하고 예를 들어, 결합 이벤트에 대해 보고되는 특정 리간드의 개발이 제공된다. 이에 따라, 선택된 관능성을 루테늄 카르벤-촉매 작용된 ROMP 에 의해 발생된 중합체에 혼입하기 위한 방법 및 시약이 필요하다.
발명의 개요
본 발명은 관능화 중합체 (상기 용어내에 포함된 것은 상대적으로 짧은 올리고머이다) 와 같이, 다가 어레이의 합성 방법을 제공한다. 중요하게는, 본 발명의 방법은 중요한 관능을 가진 더 광범위한 물질에 접근할 수 있게 해준다. 예를 들어, 이들은 길이와 함께 부가된 관능성, 말단 관능성과 상이한 올리고머성 물질의 라이브러리를 발생시키는 데 사용될 수 있다. 중요하게는, 본 발명의 방법은 수, 유형 및 펜던트 관능기의 위치를 조절하고, 중합체 말단에서 선택된 관능성을 제공하는 능력을 제공한다. 이러한 디자인 조절은 예를 들어, 생물학적 계에서 구조/관능 관계를 밝히는 데 중요하다. 본 발명의 방법은 랜덤 공중합체 (예컨대, 두개 이상의 상이한 단량체로부터 유도된 중합체) 를 제조하는 데 사용될 수 있다. 또한, 블럭 공중합체는 일부 블럭은 불변함을 유지하고 그 이외는 본 발명의 방법을 통해 다양화하게끔 발생될 수 있다. 블럭은 주쇄 및/또는 펜던트 관능기에서 변동할 수 있다.
한 구현예에서, 본 발명은 다가 어레이를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 하기를 포함한다 : 금속 카르벤 촉매의 존재하에 1 종이상의 중합성 기 및 하나 이상의 잠재적 반응기를 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하여 하나 이상의 잠재적 반응기를 포함하는 중합체 주형을 생성하고 ; 효과적인 조건하에 중합체 주형과 하나 이상의 반응기를 포함하는 하나 이상의 관능화 시약과 조합하여 중합체 주형의 잠재적 반응기를 관능화 시약의 반응기와 반응시켜 다가 어레이를 생한다. 단량체는 임의로 관능화 시약의 반응기를 가진 비반응적 관능화 기를 포함한다 (본원에서는, 예비 관능화 단량체로 일컬어진다). 한 특정한 구현예에서, 단량체의 잠재적 반응기는 친전자성기를 포함하고 관능화 시약의 반응기는 친핵성기를 포함한다. 특히 바람직한 구현예에서, 친전자성기는 활성화된 에스테르기이고 친핵성기는 1 차 아민기이다.
관련된 구현예에서, 상기 방법은 하기를 포함한다 : 각 단량체가 하나 이상의 중합성기를 포함하는 2 종 이상의 단량체를 중합하고, 이때 한 단량체는 금속 카르벤 촉매의 존재하에 하나 이상의 잠재적 반응기를 포함하여 하나 이상의 잠재적 반응기를 포함하는 중합체 주형을 생성하고 ; 효과적인 조건하에 중합체 주형과 하나 이상의 반응기를 포함하는 하나 이상의 관능화 시약과 조합하여 중합체 주형의 잠재적 반응기를 관능화 시약의 반응기와 반응시켜 다가 어레이를 생한다. 다른 단량체 또는 단량체들은 목적하는 반응 또는 비반응 관능화기로써 예비 관능화되거나 또는 펜던트 관능기가 없이 담지된다.
이들 방법에 의해 제조된 중합체 주형, 그에 따른 다가 어레이는 블럭 공중합체 또는 랜덤 공중합체이다. 블럭 공중합체는 금속 카르벤 촉매의 존재하에 2 이상의 상이한 단량체를 이어서 중합하여 상이한 단량체의 블럭을 수정하는 것을 포함하는 중합체 주형을 생성하는 것을 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하는 상기 전술된 방법에 의해 생성된다. 각 단량체의 블럭의 길이를 조절할 수 있다. 상기 블럭 공중합체의 생성 방법을 사용하여 관능기사이에 선택된 공간을 가진 중합체를 발생시킬 수 있다. 대안적으로, 랜덤 공중합체는 2 종 이상의 상이한 단량체를 동시에 중합하는 것을 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하는 상기 전술된 방법에 의해 생성된다. 각각 상이한 단량체는 펜던트 관능기의 연속적인 부착을 위해 상이한 잠재적 반응기를 포함할 수 있다. 이러한 펜던트 관능기는 카르보히드레이트 또는 펩티드를 포함하는 중합체 주형의 잠재적 반응기와 반응하는 관능화 시약으로부터 유도될 수 있다.
본 발명은 추가로 관능기를 ROMP 에 의해 발생된 물질에 말단 부착하기 위한 방법 및 시약을 제공한다. 이들 방법 및 시약을 사용하여 다양한 관능화 중합체를 합성할 수 있다 (본원에서는, 이들 용어내에서 상대적으로 짧은 올리고머이다). 중요하게는, 본 발명의 방법은 중요한 관능을 가진 광범위한 물질에 접근할 수 있게 해준다. 예를 들어, 이들은 길이와 함께 부가된 관능성, 말단 관능성과 상이한 올리고머성 물질의 라이브러리를 발생시키는 데 사용될 수 있다. 이러한 물질은 예를 들어, 기질 표면상에 부동화를 수행하는 관능성을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이러한 물질은 형광 가능한 관능성과 같은 리포터 (reporter) 기를 포함할 수 있고, 이는 셀 표면상에 수용체-리간드 상호작용을 가시화하는 데 사용될 수 있는 분자 시료를 생성하게 해준다. 종말 관능성을 혼입하는 다른 장점은 중합체를 더 용이하게 정제할 수 있게 해준다는 것이다. 이러한 다양한 물질은 캡핑제, 바람직하게는, 이관능성 캡핑제, 및/또는 관능화 치환 촉매를 사용하여 제조할 수 있다. 종말 관능성을 도입하는 방법은 통상의 ROMP 중합 방법 또는 중합체 주형으로부터 관능화 중합체를 합성하기 위해 본원에 기재된 향상된 방법을 사용할 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서, 텔레켈릭 중합체 (바람직하게는, 모노텔레켈릭 중합체) 를 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은 하기를 포함한다 : 하나 이상의 루테늄 또는 오스뮴 카르벤 촉매의 존재하에 하나 이상의 중합성 기를 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하여 중합체를 생성하고, 효과적인 조건하에 중합체를 하나 이상의 관능화 캡핑제와 조합하여 중합체를 캡핑제와 반응시켜 말단 관능화 중합체를 생성한다.
관능화 캡핑제는 관능화 시약을 가진 연속 반응을 위해 잠재적 반응기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 관능화 캡핑제는 비반응 관능기를 포함할 수 있다 (예컨대, 추가의 반응없이 목적하는 관능성을 갖는 것).
다른 구현예에서, 본 발명은 하기를 수반하는 텔레켈릭 중합체를 제조하는 방법을 제공한다 : 하나 이상의 관능화 루테늄 또는 오스뮴 카르벤 촉매의 존재하에 하나 이상의 중합성 기를 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하여 관능화 중합체를 생성하고, 효과적인 조건하에 관능화 중합체를 하나 이상의 캡핑제와 조합하여 관능화 중합체를 캡핑제와 반응시켜 말단 관능화 중합체를 생성한다.
관능화 카르벤 촉매는 관능화 시약을 가진 연속 반응을 위해 잠재적 반응기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 관능화 카르벤 촉매는 비반응 관능기를 포함할 수 있다 (예컨대, 추가의 반응없이 목적하는 관능성을 갖는 것).
여전히 다른 구현예에서, 본 발명은 비텔레켈릭 중합체를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 하기를 포함한다 : 하나 이상의 관능화 루테늄 또는 오스뮴 카르벤 촉매의 존재하에 하나 이상의 중합성 기를 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하여 관능화 중합체를 생성하고, 효과적인 조건하에 관능화 중합체를 하나 이상의 관능화 캡핑제와 조합하여 관능화 중합체 주형을 캡핑제와 반응시켜 비텔레켈릭 중합체를 생성한다.
사용된 단량체의 형태 및 양을 선택함으로써 관능화 ROMP 촉매를 사용하여 합성되는 본 발명의 말단 관능화 중합체는 잠재적 반응기, 및 비-반응기를 포함하는, 부가의 (비-말단) 관능기를 함유하도록 합성될 수 있다. 본 발명의 관능화 캡핑제와 반응된 말단 관능화 중합체는 잠재적 반응기, 및 비-반응기를 포함하는, 부가의 (비-말단) 관능기를 함유하도록 합성될 수 있다. 잠재적 반응기를 함유하는 중합체는 관능화 시약과 반응시킴으로써 중합체 합성 후 선택적으로 관능화될 수 있는 중합체 주형을 나타낸다.
또한 본 발명의 방법에서 사용하기 위해 관능화 캡핑제 및 관능화 카르벤 ROMP 촉매가 제공된다.
본 발명의 방법은 다가 어레이의 라이브러리 (관능기를 담지하는 중합체) 를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 라이브러리의 제조 방법 및 라이브러리 그 자체를 본 발명에 의해 제공한다. 라이브러리는 개개의 구성원이 선택된 구조적 특질, 예컨대, 관능기의 길이, 유형 및 수, 관능기 위치 및 말단 관능기의 유형 및 수 (1 또는 2) 의 범위를 재도록 설계된다. 본 발명의 방법은 관능기의 정의된 길이, 정의된 밀도, 관능기 사이의 정의된 거리, 상이한 관능기의 정의된 조합 (또는 정의된 상대적인 수 및 공간), 동일하거나 또는 상이한 관능기의 정의된 위치, 및 관능기의 정의된 배치의 다가 어레이를 합성하게 한다. 본 발명의 다가 어레이의 라이브러리는 라이브러리 구성원이 정의된 길이를 가지고 각각의 라이브러리 구성원이 정의된 관능기 밀도를 갖는 것을 포함한다.
본 발명의 라이브러리는 목적된 관능을 나타내는 다가 어레이를 스크리닝하고 선택하는 데 유용하다. 다양한 생물학적 활성 (세포 표면 결합, 생물학적 동기 효과등) 을 위해 스크리닝하기 위한 다가 어레이의 라이브러리가 특히 관심사이다.
본 발명은 또한 중합체 주형 및 하나 이상의 중합체 주형을 포함하는 키트를 포함한다. 또한 키트는 펜던트 관능기를 중합체 주형에 부착하기 위해 관능 시약을 사용하는 지침 수단을 포함한다. 키트는 또한 하나 이상의 관능 시약 및/또는 하나 이상의 캡핑제를 포함한다. 키트에서 제공된 캡핑제는 관능화될 수 있고 고체 지지체 또는 금속 표면에 연결되거나 될 수 있는 캡핑제를 포함할 수 있다. 관능하 캡핑제는 또한 중합체와 부착된 관능기 (예컨대 고체 지지체) 사이에 있는 분할성 연결기를 함유할 수 있다. 키트는 추가로 시약 또는 분할가능한 연결기를 분할성 지침을 제공할 수 있다.
도 1 은 랜덤 공중합체의 생성을 위한 2 개의 합성 경로의 도식이다.
도 2 는 동일한 다가 만노스 어레이를 발생하기 위해 사용된 2 개의 합성 경로이다. (A) 비극성 활성화된 에스테르 단량체 주형 1 을 중합한 후 카르보히드레이트 인식 인자를 가진 결과 중합체 주형 3 의 후 합성 개질하는 것을 수반하는 본 발명의 방법의 예. (B) 에멀젼 조건하에서 카르보히드레이트-관능화 단량체의 중합을 수반하는 통상의 방법의 예.
도 3 은 유도화된 전자가 풍부한 올레핀을 갖는 카르벤 촉매 및 말단에 관능기의 혼입을 설명하는 개환 치환 중합 (ROMP) 내 기작 및 중간체.
도 4 는 모노텔레켈릭 (R 또는 R' 이 관능성을 포함한다면) 및 비텔레켈릭 중합체 (R 및 R' 이 관능성을 포함한다면) 의 개관 치환 중합체 (ROMP) 내 ㅣㄱ작 및 중간제.
도 5 는 본 발명에 사용하기에 적합한 임의 치환 단량체의 예.
도 6 은 본 발명에 적합한 금속 카르벤 촉매의 예.
도 7A 는 반응 관능기를 함유하는 캡핑제의 예.
도 7B 은 비반응 관능기를 함유하는 캡핑제의 예
도 8A 는 분할성 연결기를 가진 캡핑제 사용의 설명.
도 8B 는 분할성 연결기를 가진 캡핑제의 실험적 합성의 설명.
도 9 는 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있는 중합체 주형의 예.
도 10. GPC 데이타는 각 중합이 내부적으로 일관되고, 에멀젼 중합 조건 (도 2 에서 경로 B) 은 후 합성 개질 조건 (도 2 에서 경로 A) 보다 상대적으로 더 짧은 길이를 산출해낸다.
도 11. 중합체 길이상에 적혈구응집 억제의 의존. IC50 값이 보고된다 (사카라이드 기준으로). 효능은 α-메틸 만노스에 대해 결정된다. 그 결과는 5 개의 실험의 최소 평균이고, 복용 결정과 관련된 에러는 검정시 두배의 희석에 의해 나타난 바와 같이, 두개의 요인이다.
도 12. 말단 캡핑된 중합체의 합성 도식이다. 시약 및 조건 : 1 및 2 용 (a) 1,2-디클로로에탄 (DCE), 30 분 ; 3 용 (b) 도데실트리메틸암노늄 브로마이드 (DTAB) (1.6 당량), 2,2-비스(히드록시메틸)-2,2',2''-니트릴로트리에탄올 (비스-트리스) 버퍼 (100 mM, pH 5.9), DCE, 45 C, 30 분 ; (c) 과잉 캡핑제 8 을 니트(neat) 에 첨가하고 ; (d) (2-아미노에틸)-3,6-O-디술포-β-D-갈락토피라노시드, 디이소프로필카르보디이미드, Et3N, DMF, H2O ; (e) 50 mM NaOH, 60 C, 2 시간 ; (f) 5-((5-아미노펜틸)티오우레이딜)형광, EDCI, N-히드록시술포숙신이미드, H2O, 24 시간.
도 13. 말단 알데히드를 경유한 형광 네오글리코폴리머의 합성을 위한 도식이다.
도 14 는 형광-표시된 항-L-셀렉틴 항체 (A), 형광-공액 네오글리코폴리머 12 (B), 및 형광체 현미경에 의해 관찰된 바와 같이 Jurkat 세포에 형광-공액 네오글리코폴리머 17 (C) 를 결합시킴. 각 이미지는 630 x 배율에서 개개의 세포이고 4 개이상의 독립적인 실험을 나타낸다.
발명의 바람직한 구현예의 상세한 설명
본 발명은 다가 어레이를 합성하는 방법을 제공한다. 바람직하게는, 본 발명은 대규모 제조 및 예를 들어, 올리고머의 라이브러리 발생 모두에 사용될 수 있는 일반적인 방법을 제공한다. 본 발명의 바람직한 구현예는 이들이 예를 들어, 평균 길이의 변동, 에피토프 밀도의 변동, 관능성 변동의 제조를 위해 일반적, 편리한, 및/또는 효율적인 중합체의 제조, 및 상대적으로 높은 수율을 나타내기 때문에 중요하다.
한 측면에서, 본 발명의 방법은 금속 카르벤-촉매 작용된 ROMP 계에 의해 발생된 중합체 주쇄의 후-중합 개질에 기초하고 있다. 목적하는 펜던트 관능기를 단량체에 혼입하는 통상적인 방법과는 달리, 본 발명의 방법은 목적하는 펜던트 관능기를 수행된 중합체에 부착하는 것이다. 중요하게는, 펜던트 관능성을 금속 카르벤-촉매 작용된 ROMP 에 의해 발생된 수행된 중합체에 부착하는 것은 이전의 방법들이 제공받을 수 있었던 것보다 더 광범위한 물질을 더 잘 조절하고 접근할 수 있게 해준다. 이러한 물질은 광범위한 천연 및 합성 수용체에 대해 특유한 표면 및 리간드를 제공한다.
일반적으로, 상기 방법은 ROMP 금속 카르벤 촉매 (또한 금속 카르벤 촉매로서 언급된다) 및 단량체를 사용하여 중간체 중합체 (본원에서는 중합체 주형으로 언급된다0 를 생성하는 것을 수반한다. 바람직하게는, 단량체 및 ROMP 촉매는 비록, 반응이 용매의 부재 (예컨대, 니트) 하에 수행될 수 있다고 하더라도, 통상의 용매, 통상적으로 유기 용매 또는 용매의 혼합물에 충분히 수용성이어서 단량체를 중합할 수 있게 한다. 대안적으로, 금속 카르벤 촉매 및 단량체가 상호간에 수용성이라면, 물과 같은 훨씬 더 극성인 용매를 사용할 수 있다. 단량체는 펜던트 관능기 (예컨대, 연속 관능화) 의 연속적인 부착을 위해 그의 구조내에 하나 이상의 중합성 기 및 하나 이상의 잠재적 반응기를 포함한다. 이에따라, 적합한 잠재적 반응기는 연속 관능화 동안 반응하는 것을 제외하고는 초기 ROMP 반응 동안 미반응인 것들이다 (즉, 용어 "잠재적"). 잠재적 반응기의 예는 활성화된 에스테르와 같은 활성화된 이탈기 또는 보호된 아민과 같이 보호된 관능기를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, "보호된" 기는 기의 고유 반응성이 일시적으로 차폐된 것이다 (예컨대, "차폐" 는 제거될 수 있다). 바람직하게는, 단량체는 비극성 단량체 (예컨대 유기 용매내에서 수용성인 것) 이고, 이는 결과 중합체의 단리를 단순화할 수 있다.
결과 중간체 중합체는 하나 이상의 관능기를 잠재적 반응기와 반응하는 하나 이상의 관능 시약을 이용하여 사용하여 부가한다. 통상의 반응에서 단지 한 유형의 관능기는 중합체 주형에 부가되지만 ; 몇몇 관능화 시약의 화학양론양 미만을 사용함으로써, 몇몇 관능기를 중합체 주형에 부가할 수 있다. 이들 관능기는 생물학적 실체, 예컨대 세포 표면 수용체에 대해 인식 인자 (예컨대, 결합 부위) 를 제공할 수 있다. 대안적으로, 이들은 일반적으로 미반응 (예컨대, 세포 표면 수용체에 비결합함) 일 수 있다. 이에 따라, 결과 중합체는 생활성 또는 생혼화성일 수 있다.
초기 ROMP 반응에서, 단량체 대 ROMP 촉매 (예컨대, 개시제) 의 비를 변경한 결과, 결과 중합체의 길이가 변한다. 또한 초기 ROMP 반응에서, 상이한 단량체 를 사용할 수 있다. 랜덤 공중합체는 두개이상의 상이한 단량체를 중합함으로써 제조될 수 있다. 각각의 단량체는 펜던트 관능기의 연속적인 부착에 대해 상이한 잠재적 반응기를 가질 수 있다. 이것은 상이한 펜던트 관능기를 주쇄에 부가할 수 있는 방법이며, 게다가 몇몇 관능화 시약을 화학양론 양의 미만으로 첨가하는 데 따른 상기 전술된 방법이다. 대안적으로, 블럭 공중합체는 일단 제 1 단량체가 완전히 소비되면, 제 2 단량체를 첨가하면서, 제 1 단량체를 중합함으로써 제조될 수 있다. 상이한 펜던트 관능기를 혼입하여 추가의 관능화가 필요없는 목적 펜던트 관능기를 이미 포함하는 단량체를 사용하고, 이는 통상의 ROMP 방법에서 수행된 바와 같이, ROMP 반응 동안 미반응이다 (예를 들어, 화합물 5, 도 2, 경로 B 참조). 펜던트 관능기와 함께 및 펜던트 관능기없이 단량체를 사용함으로써 본 발명의 방법에 부가적인 장점을 제공한다.
랜덤 중합체를 제조하는 다양한 방법의 도식이 도 1 에 나타난다. 도 1A 에서, 단일 단량체는 반복 단위당 동일한 잠재적 반응기 (A) 를 갖는 중합체 주형을 제조하는 데 사용되고, 세개의 상이한 관능화 시약 (관능기 B 를 함유하는 것, 관능기 C 를 함유하는 것, 관능기 D 를 함유하는 것) 의 화학양론 양 미만을 첨가하여 상이한 펜던트 관능기 (B, C, D) 를 가진 주쇄중 동일한 반복 단위를 갖는 중합체를 생성한다. 대안적으로, 상이한 단량체를 동일한 잠재적 반응기화 함께 각각 사용하여 동일한 잠재적 반응기를 제외한 주쇄에서 상이한 반복 단위를 가진 중합체 주형을 생성한다. 도 1B 에서, 상이한 단량체, 그중 일부가, 상이한 잠재적 반응기 (U, V) 및 안정한 관능기 (T) 를 가진, 를 중합시켜 두개의 상이한 관능화 시약을 연속적으로 또는 동시에 첨가하여 상이한 펜던트 관능기 (T, Y, Z) 를 가진 주쇄내 상이한 반복 단위를 갖는 중합체를 생성하는 상이한 반복 단위 및 상이한 잠재적 반응기를 가진 중합체 주형을 생성한다.
초기 ROMP 반응 및/또는 펜던트 관능기의 부가에 이어서, 중합체의 주쇄를 부가적인 잇점을 위해 임의 개질할 수 있다. 예를 들어, 주쇄를 감소시켜 이중 결합을 없애거나 (비록 디이미드를 사용하더라도) 또는 산화하여 히드록실기 (OsO4 를 사용하더라도) 를 생성할 수 있다. 다른 알켄 관능화를 또한 주쇄에 혼입하여 목적 물질을 수득한다.
본 발명의 방법에 따른 합성 경로의 예는 도 2 에 나타난다. 상기 예에서, 다가 만노스 어레이를 제조한다. 도 2 A 는 비극성 활성화 에스테르 단량체 1 의 중합 후 카르보히드레이트-함유 관능화 시약 4 로써 결과 중합체 주형의 후 합성 개질을 수반하는 본 발명의 방법의 예를 보여준다. 비교 목적을 위해, 도 2 B 는 에멀젼 조건하에서 카르보히드레이트-관능화 단량체 5 의 중합을 수반하는 통상의 방법의 예를 보여준다.
다른 측면에서, 본 발명은 신규한 관능기를 ROMP 에 의해 발생된 물질에 말단 부착하기 위한 시약 및 방법을 제공한다. 본 발명의 방법의 바람직한 구현예는 이들이 관능기의 평균 길이, 유형, 수 및 분포 및 말단 관능성이 변동하는 중합체를 제조하기 위해 상대적으로 높은 수율, 일반적, 편리함, 및/또는 효율적이기 때문에 중요하다.
본 발명의 바람직한 ROMP 방법에서, 말단 및 사슬전이의 속도는 상대적으로 전개에 비해 늦다. 개시 (ki) 가 전개 (kp) 에 비해 ki > kp 일 때, 조절된 길이 및 낮은 다분산성의 균일한 물질을 발생시킬 수 있다 (도 3). 리빙 중합시, 활성 금속 카르벤 중심이 단량체가 소비된 후 각 사슬의 끝에 존재한다 (도 3, III). 이 종들은 전자가 풍부한 알켄과 반응하여 관능화 될 수 있는 말단 알켄 (IV) 및 미반응 알콕시-치환된 루테늄 금속 카르벤을 가진 생성물을 수득한다. 이러한 전략의 중요한 장점은 단지 리빙 사슬은 관능화 물질의 훨씬 더 균일한 밀도로 인해 관능성을 수득할 수 있다는 것이다.
도 4 에 나타난 바와 같이, 이러한 전략은 텔레켈릭 중합체, 예컨대, 특유한 관능성을 가진 하나 이상의 말단기를 함유하는 중합체를 발생시킨다. 이러한 접근은 각 중합체 블럭의 길이를 조절할 수 있기 때문에 이전의 방법에 비해 직접적인 장점을 가진다. 텔레켈릭 중합체는 하나 이상의 특유한 말단기를 가질 수 있고, 상기 방법에서 이들을 이용하기가 용이하다. 도 4 를 참조하여, 모노텔레켈릭 중합체는 R 또는 R' 이 관능성을 포함하는 생성물인 반면, 비텔레켈릭 중합체는 R 또는 R' 모두가 관능성을 포함하는 생성물이다. 예를 들어, 모노관능성 중합체는 하기에 더욱 상세히 기재되는 바와같이, 관능화 캡핑제 또는 관능화 촉매를 사용한 결과이다. 차례로, 비텔레켈릭 중합체는 관능화 촉매 및 관능화 캡핑제 모두를 사용할 때 생성될 수 있다. 개시된 생물학적 예에 부가적으로, 텔레켈릭 중합체가 가교 플라스틱의 합성에 종종 사용된다. 목적 특성의 향상, 예컨대 열 안정성의 향상의 결과로 정의된 균일한 물질을 생산하게 될 수 있다.
중합체의 말단 관능화를 위한 본 발명의 방법은 통상의 ROMP 방법론 또는 중합체 주형이 합성되어 중합체 합성 후 선택적으로 관능화될 수 있는 잠재적 반응기를 담지하는 향상된 방법론을 수반한다 (상기 전술된 바와 같이).
후자 (향상된) 방법에서, 단량체는 펜던트 관능기의 연속적인 부착 (예컨대, 연속 관능화) 를 위한 하나 이상의 중합성기 및 하나 이상의 잠재적 반응기를 구조내에 포함하는 것을 사용한다. 이에 따라, 적합한 잠재적 반응기는 초기 ROMP 반응동안 미반응인 것들이다. 단량체 잠재적 반응기의 예는 활성화 에스테르와 같은 활성화된 이탈기 또는 보호된 아민기와 같은 보호된 관능기를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, "보호된" 기는 기의 고유 반응성이 일시적으로 차폐된 것이다 (예컨대, "차폐" 는 제거될 수 있다).
결과 중합체는 하나 이상의 관능기를 단량체 (본원에서는 단량체 잠재적 반응기로서 언급됨) 로 부터 유도된 잠재적 반응기와 반응하는 하나 이상의 관능 시약을 이용하여 사용하여 부가할 수 있다. 이들 관능기는 생물학적 실체, 예컨대 세포 표면 수용체에 대해 인식 인자 (예컨대, 결합 부위) 를 제공할 수 있다. 대안적으로, 이들은 일반적으로 미반응 (예컨대, 세포 표면 수용체에 비결합함) 일 수 있다. 이에 따라, 결과 중합체는 생활성 또는 생혼화성일 수 있다.
본 발명의 방법에 사용되는 적합한 단량체는 하나 이상의 중합성기를 가진다 (종종, 단지 하나의 중합성 기만을 가진다). 단량체는 펜던트 관능기를 담지하거나 또는 펜던트 관능기를 가지지 않는다. 관능기는 미반응기이거나 또는 상 기 논의된 바와 같은 잠재적 관능기일 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 전술된 바와 같이, 하나 이상의 잠재적 반응기 (후자의 관능화에 사용되는) 를 담지하는 단량체를 사용하여 중합체 주형을 제조할 수 있다.
적합한 단량체는 ROMP 중합 조건이 안정한 것들이다. 바람직하게는, 적합한 단량체는 표준 조건하에서 ROMP 를 통해 중합될 수 있는 것들이다. 더욱 바람직하게는, 단량체가 치환된 시클릭 (예를 들어, 모노시클릭, 비시클릭, 트리시클릭, 또는 고급 시클릭) 모노-올레핀을 포함한다. 제한되지는 않지만, 노르보르넨, 시클로부텐과 같은 변형된 올레핀, 및 시클로옥텐과 같은 덜 변형된 올레핀을 포함한다. 이러한 변형된 시클릭 모노-올레핀은 또한 예를 들어, 티오에테르 (RSR' 또는 R2S), 에테르 (ROR' 또는 R2O), 아민 (1 차 RNH2 ; 2 차 RR''NH 또는 R2NH ; 삼차 RR'R''N 또는 R2R'N 또는 R3N), 아미드 (즉, RCONH'R), 및 에스테르 (RCO2R') 를 포함하는, 고리내에 관능기 및 헤테로원자를 포함할 수 있다. 이러한 올레핀의 예는 옥사노르보르넨, 7-티아-비시클로[2.2.1]헵트-2-엔, 및 3,6,7,8-테트라히드로-1H-아조신-2-온을 포함하고 구조는 하기이다 :
Figure 112001033340918-pct00001
ROMP 방법을 위해 적합한 단량체의 부가예는 예를 들어, 미국 특허 번호 5,831,108, 5,342,909, 5,710,298, 5,312,940, 5,750,815, 5,880,231, 5,849,851, 4,883,851, 및 5,587,442 및 Wu 등, Macromolecules, 26, 4975-4977 (1993) ; Hillmyer 등, Macromolecules, 25, 3345-3350 (1992) ; Maughon 등 Macromolecules, 30, 3459-3469 (1997) ; Maynard 등, Macromolecules, 32, 6917-6924 (1999) ; Hillmyer 등, Macromolecules, 28, 6311-6316 (1995) ; Maughon 등, Macromolecules, 29, 5765-5769 (1996) 및, 배경 섹션에서 언급된 다양한 문헌에 개시된다.
단량체는 관능기, 비반응기 또는 잠재적 반응기일 수 있는 펜던트 기를 임의로 함유한다. 중합 후 선택적 관능화에 사용되는 단량체상에 잠재적 반응기는 친전자성 또는 친핵성기를 포함할 수 있다. 유사하게, 이들 후자의 첨가된 관능기가 유도된 화합물 (즉, 관능화 시약) 은 친전자성 또는 친핵성기를 포함할 수 있다. 비록 어떤 두개의 시약 (단량체 및 관능화 시약) 에 대해, 펜던트 관능기를 중합체 주형에 반응 및 부착시키기 위해 잠재적 반응기를 맞추더라도, 이들 기의 두 세트는 동일하거나 상이할 수 있다. 관능화 시약은 예를 들어, 카르보히드레이트 또는 펩티드와 같이, 결과 중합체 (예컨대, 생물학적 활성) 에 유용한 특성을 부여하는 광범위한 분자를 포함한다. 이에 다라, 펜던트 관능기는 세포 표면 수용체와 같이, 생물학적 실체에 대해 인식 인자 (즉, 결합 부위) 를 제공할 수 있다. 대안적으로, 이들은 일반적으로 미반응성 (예컨대, 세포 표면 수용체에 비결합됨) 일 수 있다. 중합체는 이러한 기의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 중합체는 인식 인자 및 미반응 인자의 블럭을 수정하는 것을 포함할 수 있다.
친전자성 잠재적 반응기의 예는 제한적이지는 않지만, 아실 술폰아미드 (RCONHSO2R'), 아실 아지드 (RCON3), 에폭시드 (RR'COCR''R'''), 무수물 (RCO2COR'), 에스테르 (RCO2R' ; 펜타플루오로페닐 에스테르 및 N-히드록시숙신이미딜 에스테르와 같은 활성화 에스테르 포함), 카르복실산 (RCO2H ; 아실 할라이드 RCOX (식중, X = Br, I, F1, Cl 이다) 활성화 산을 포함), 할리드 (F, Br, Cl, I), 브롬산 및 에스테르 (RB(OH)2 ; RB(OH)(OR'') ; RB(OR')2), 케톤 (RCOR'), 무수물 (RCHO), 인산 에스테르 (모노-, 디-, 트리에스테르, 예컨대, PO(OR)(OH)2 ; PO(OR)2(OH) ; PO(OR)3), 포스파이트 (POR3), 아실 니트릴 (RCOCN), 알켄 (RR'CCR''R'''), 알킨 (RCCR') 등을 포함한다. 친핵성 잠재적 반응기의 예는 제한적이지는 않지만, 아민 (일차 RNH2 ; 이차 RR''NH 또는 R2NH ; 삼차 RR'R''N 또는 R2R'N 또는 R3N), 아지드 (RN3), 히드록실 (ROH), 티올 (RSH), 술폰 (R2SO2 또는 RSO2R'), 아실 히드라지드 (RCONHNH2), 포스파이트 (POR3), 히드라진 (RHNNH 2), 옥심(RHCNOH), 이소시아네이트 (RNCO), 히드록삼산 (RCONHOH), 티오시아네이트 (RSCN) 등을 포함한다. 이들기의 입체화학은 정의되거나 또는 라세미체일 수 있다. 바람직하다면, 이들 기는 카르바메이트 (RNHCO2R'), 카보네이트 (ROCO2R'), 티오에테르 (RSR' 또는 R2S), 디술피드 (RSSR' 또는 RSSR), 니트로기 (RNO2) 등을 과 같은 기로서 보호될 수 있다.
적합한 단량체는 또한 관능화에 사용되지 않는 하나 이상의 부가된 기 (즉, 관능화 조건하에서 비반응임) 를 포함할 수 있다. 이러한 기는 히드록실 (ROH), 알킬, 아릴, 할리드 (F, Br, Cl, I), 아미드 (RCONHR'), 티올 (RSH) 등을 포함한다. 이들기의 입체 화학은 정의되거나 또는 라세미체일 수 있다. 이들기의 일부가 잠재적 반응기로서 동일하다 하더라도, 이들은 펜던트 관능기의 부착을 위해 선택된 조건하에서 반응적이지 않고 안정한 관능기로서 본원에서 언급된다. 이에 따라, 선택된 조건하에서 미반응인 기에 언급되는 관련 용어로서 안정하다는 용어가 본 명세서에서 사용된다.
노르보르넨 고리 구조를 기초로 하는 적합한 단량체의 분류의 예는 하기 일반 구조를 가진다 :
Figure 112001033340918-pct00002
(식중, Y 는 CH2, O, S, 또는 N-R3 (식중, R3 은 H 이거나 유기기이다), R1 및 R2 는 H 이거나 유기기일 수 있고, R1 및 R2 는 함께 지환족 또는 방향족 고리를 생성할 수 있다. R1, R2 또는 둘다는 관능기 또는 잠재적 반응기를 함유할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 하나 이상의 R1 또는 R2 는 상기 정의된 바와 같이, 활성화 에스테르와 같은 잠재적 반응기를 포함한다. 특정 예는 비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-엑소-2-카르복실산 N-히드록시숙신이미드 에스테르 (화합물 1, 도 4) 이다.
단량체는 선행 기술중 하나로 공지된 표준 유기 합성 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 단량체 비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-엑소-2-카르복실산을 Ver Nooy 등, J. Am. Chem. Soc., 77, 3583-3586 (1995) 의 절차에 따라 합성할 수 있다.
하나 이상의 예비관능화 단량체를 사용하여 본원에 전술된 방법에 의해 말단 관능화되는 중합체를 합성할 수 있다. 상이한 잠재적 반응기를 담지하는 하나 이상의 단량체를 사용하여 본원에 전술된 방법에 의해 말단 관능화될 수 있는 중합체 주형을 합성할 수 있다. 잠재적 반응기를 담지하는 하나 이상의 단량체를 단독으로 또는 하나 이상의 예비관능화 단량체 (즉, 추가의 관능화를 필요로 하지 않는 펜던트 기를 갖는 것들) 와 함께 조합하여 본원에 전술된 방법에 의해 말단 관능화되는 중합체 주형을 생성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 방법에 따라 그의 말단에서 연속적으로 관능화되는 중합체를 생성하기 위해 중합될 수 있는 단량체는 하기 (1), (2) 또는 (3) 과 같은 다양한 관능성을 포함할 수 있다 : (1) 중합 후 펜던트 관능기를 포함하기 위해 관능화될 수 있는 단량체 잠재적 반응기 ; (2) (단순하거나 또는 복잡할 수 있는) 목 적 펜던트 관능기를 제조하기 위해 추가의 관능화가 필요하지 않는 비-반응 관능성 ; 또는 (3) (노르보르넨에서와 같이) 펜던트 관능기가 없는 기. 블럭 또는 랜덤 공중합체를 제공하기 위해 이러한 단량체의 다양한 조합을 본 발명의 방법에 사용될 수 있다.
ROMP 반응 (본원에 기재된 통상의 또는 향상된 반응) 에서, 단량체 대 ROMP 촉매 (즉, 개시제) 의 비가 변동하여 결과 중합체의 길이를 변화시킨다. 중합체 (또는 중합체 주형) 은 바람직하게는 금속 카르벤 촉매를 이용하여 하나 이상의 단량체를 중합함으로써 제조된다 (즉, 치환 반응을 촉진시키는 금속 카르벤 (M=CR4R5) 결합을 함유하는 화합물 (식중, R4 및 R5 기는 각각 독립적으로 H 이거나 또는 (잠재적 관능기 또는 하기 기재된 비반응 관능기와 같은 관능성을 포함할 수 있는) 유기기이고, "M" 은 리간드 구에서 하나 이상의 리간드에 결합된 금속 (바람직하게는, 루테늄 또는 오스뮴) 을 나타낸다). 적합한 촉매의 특정예는 제한적이지는 않지만, Grubb'S 루테늄 금속 카르벤 촉매 (화합물 14, 도 12) 이고 도 3 에 나타난 화합물이고 Kingsbury 등, J. Am. Chem. Soc., 121, 791-799 (1999) ; Schwab 등, J. Am. Chem. Soc., 118, 100-110 (1996) ; Dias 등, Organometallics, 17, 2758-2767 (1998) ; del Rio 등, Tetrahedron Lett., 40, 1401-1404 (1999) ; Furstner 등, Chem. Commun., 95-96 (1999) ; Huang, J. 등, Organometallics, 18, 5375-5380 (1999) ; Weskamp 등, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 37, 2490-2493 (1998) ; Westkamp, T. 등, J. Organometal. Chem., 582-362-365 (1999) ; Robson, D.A. 등, Macromolecules, 32, 6371-6373 (1999) ; Scholl 등, Organic Letters, 1, 953-956 (1999) ; and Scholl 등, Tetrahedron Lett., 40, 2247-2250 (1999). 그 외는 예를 들어, 미국 특허 번호 5,831,108 (Grubbs 등), 5,342,909 (Grubbs 등), 5,710,298 (Grubbs 등), 5,312,940 (Grubbs 등), 5,750,815 (Grubbs 등), 5,880,231 (Grubbs 등),5,849,851 (Grubbs 등), 및 4,883,851 (Grubbs 등).
바람직한 촉매기는 (하기에 더 상세히 논의되는 바와 같이) 전자가 풍부가 알켄과 반응하는 것을 포함하고, 바람직하게는, 하나 이상의 잠재적 반응기 (본원에서는 촉매 잠재적 반응기로 인용됨) 및/또는 하나 이상의 목적 비반응 관능기를 가진다. 비반응 관능기는 예를 들어, 천연 생성물 또는 그의 유사체, 금속 킬레이터, 금속들, 형광체 시료, 고체 지지체 및 금속 표면을 포함한다.
촉매상의 잠재적 반응기는 상기 반응기들이 ROMP 반응과 간섭하지 않지만, 연속적인 관능화를 시키는 다는 점에서 바람직한 단량체에 대한 잠재적 반응기와 유사하다
관능화에 사용되는 촉매 잠재적 반응기는 친전자성 또는 친핵성 기를 포함한다. 친전자성 잠재적 반응기의 예는, 제한되지는 않지만, 아실 술폰아미드, 아실 아지드, 에폭시드, 무수물, (펜타플루오로페닐 에스테르 및 N-히드록시숙신이미딜 에스테르와 같은 활성화 에스테를 포함하는) 에스테르, (아실 할라이드와 같은 활성산을 포함하는) 카르복실산, 할라이드, 브롬산, 케톤, 알데히드, 인산 에스테르 (모노-, 디, 및 트리-에스테르), 포스파이트, 아실 니트릴, 알켄, 및 알킨등을 포함한다. 친핵성 잠재적 반응기의 예는, 제한되지는 않지만, 아민, 아지드, 히드록실, 티올, 술폰, 아실 히드라지드, 포스파이트, 히드라진, 옥심, 이소시아네이트, 티오시아네이트등을 포함한다. 상기 기들의 입체화학은 정의되거나 또는 라세미체이다. 만일 원한다면, 이들 기를 카르바메이트, 카보네이트, 티오에테르, 디술피드, 니트로기등과 같은 기로써 보호할 수 있다. 바람직하게는, 식 M=CR4R5 (식중, M 은 리간드 구에서 금속을 나타내고, R4 는 아지드, 에폭시드, 시아노기, 아세탈, 카르바메이트, 티오시아네이트, 활성화 에스테르, 활성산, 히드라진, 또는 히드라존과 같은 잠재적 반응기를 포함하고, R5 기는 H 이거나 또는 유기기이고, 바람직하게는, H 이다) 의 금속 카르벤 촉매이다.
특히 바람직한 촉매는 하기 화학식 II 를 나타낸다 :
Figure 112001033340918-pct00003
(식중, M 은 Ru 또는 Os 이고, X 및 X' 는 독립적으로 음이온성 리간드 (바람직하게는, 할라이드, 알콕시드, 티올레이트, 아미드, 포스파이드, 및 아실) 이고 X 및 X' 는 함께 두자리 리간드를 나타낼 수 있고, L 및 L' 은 독립적으로 중성 리간드 (바람직하게는, 아렌, 케톤, 알킨, 카르벤, 카르보닐, 이미드, 포스핀, 아르신, 아민, 이민, 및 니트릴) 을 나타내고, L 및 L' 은 함께 두자리 리간드를 나타내고, R4 는 잠재적 반응기를 포함하는 유기기이다). 바람직하게는, R4 는 아지 드, 에폭시드, 시아노기, 아세탈, 케탈, 카르바메이트, 티오시아네이트, 활성화 에스테르, 활성산, 히드라진 또는 히드라존을 포함하는 유기기이다. 대안적으로, R4 는 천연 생성물 또는 그의 유사체, 금속 킬레이트, 금속들, 형광 시료, 고체 지지체 및 금속 표면으로부터 선택된 비반응 관능기를 포함하는 유기기이다. R4 가 고체 지지체 또는 금속 표면을 포함하는 경우, R4 기는 통상적으로, 고체 또는 금속 표면으로부터 선택된 공간을 제공하고, 고체 또는 금속 표면에 (다가 또는 비다가) 결합을 생성하는 관능성을 제공하는 연결기 LK 를 포함할 것이다.
LK 는 고체 또는 금속 표면에 부착시키는 관능성을 갖는 유기기인 연결기이다. 몇몇 경우에, 고체는 관능화될 수 있고 LK 기는 다음에 고체에 첨가되 관능기에 결합된다. LK 기는 표면으로부터 공간을 제공하기위해 지방족 또는 방향족인 부가의 반복 단위를 함유할수 있다. LK 는 예를 들어, 식 -(M)m-LK1-(N)p-LK2 (식중, M 및 N 은 동일하거나 상이한 유기기이고 ; m 및 n 은 0 내지 약 20 의 범위의 정수이고 LK1 및 LK2 는 관능기이다) 를 가질 수 있다. M 및 N 은 예를 들어, 지방족 기 또는 방향족기 또는 그의 배합물이고, 이는 바람직하게는, 비반응기로써, 임의 치환된다. (M)m 또는 (N)p 는 방향족기, 예를 들어, 지방족기, 예컨대 올레핀 또는 알킨에 의해 연결된 페닐고리일 수 있다. LK1 은 단순히 -M- 및 -N- 사슬을 연결하는 관능기이거나 또는 상기 전술된 바와 같이 상이한 관능성을 도입하기 위해 반응될 수 있거나, 또는 분할될 수 있어서 고체로부터 LK 기를 분할되는 잠재적 반응기일 수 있다. LK2 는 고체에 연결 (공유결합 또는 비공유결합) 시키는 관능성을 함유한다. LK2 는 예를 들어, 티올기, 활성화 에스테르기 도는 아민기를 함유할 수 있다. LK1 는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, CO-NR'- (식중, R' 은 수소이거나 유기기, 예컨대 알킬기이다) , 이외것들 중에서 포함하는, 다양한 관능기중 어느 것일 수 있다. 또한, M 및 N 에서 이웃하지 않는 CH2 기를 -O- 또는 -S- 로써 대체할 수 있다. LK1 은 또한 LK 기를 분할하기 위해, 하나 이상의 결합이 화학적으로, 효소적으로 또는 광화학적으로 분해될 수 있는 관능성을 함유할 수 있다. 분할가능한 LK1 는 에스테르, 아미드, 및 그이외중 포함할 수 있다.
고체 지지체 또는 금속 표면상에 부착되는 전형적인 금속 카르벤 ROMP 촉매는 하기 화학식을 가진다 :
Figure 112001033340918-pct00004
(식중, M, X, X', L, L' 및 LK 는 화학식 II 에서 정의된 바와 같고, R' 은 수소이거나 유기기이고, 바람직하게는, 수소이고 LK 는 임의의 연결기이다). Barrett 등, Organic Letters, 1, 1083-1086 (1999) 에 설명된 바와 같이, 촉매는 고체 지지체에 직접적으로 연결된다.
촉매는 예를 들어, 두개의 중합체를 함께 커플링하거나, 중합체를 고체 지지체에 커플링하거나, 또는 작은 분자, 형광체 시료, 단백질, 금속, 금속 킬레이트등으로 중합체를 개질하기 위해, 중합체의 말단에서 관능기를 혼입하는 데 사용할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 방법에 유용한 촉매는 하기 (1), (2) 또는 (3) 과 같은 (촉매 M=CR4R5 에서 하나 이상의 R4 및 R5 중) 다양한 관능성을 포함할 수 있다 : (1) 중합 후 펜던트 관능기를 포함하기 위해 관능화될 수 있는 단량체 잠재적 반응기 ; (2) (단순하거나 또는 복잡할 수 있는) 목적 펜던트 관능기를 제조하기 위해 추가의 관능화가 필요하지 않는 비-반응 관능성 ; 또는 (3) (노르보르넨에서와 같이) 펜던트 관능기가 없는 기. 블럭 또는 랜덤 공중합체를 제공하기 위해 이러한 단량체의 다양한 조합을 본 발명의 방법에 사용될 수 있다.
초기 중합은 바람직하게는 용매 또는 용매의 혼합물, 통상적으로 하나 이상의 유기 용매내에서 수행되고, 비록 특정 구현예에서 용매가 필요 없다고 하더라도, 단량체 및 촉매는 상호 수용성이다. 적합한 용매는 치환 및 비치환 지방족 및 방향족 탄화수소 용매, 예컨대 염소화 탄화수소, 에테르, 양성자성 탄화수소등을 포함하고, 반응 조건하에서 미반응이다. 예로서는 1,2-디클로로에탄, 벤젠, 톨루엔, p-크릴렌, 메틸렌 클로라이드, 디클로로벤젠, 테트라히드로푸란, 디에틸에테르, 펜탄, 물, 메탄올등을 포함한다.
중합 반응의 조건 (예턴대, 온도, 시간, 분위기) 는 단량체 및 촉매의 선택 에 따라 변할 것이고, 과다한 실험없이 당업자에게 통상적인 것중 어느 하나에 의해 선택될 수 있다. 바람직하게는, ROMP 반응은 비록 약 -20 ℃ 내지 약 125 ℃ 범위의 온도가 가능하다 하더라도, 불완성 분위기 (예컨대, 질소 또는 아르곤) 하에서 약 20 ℃ 내지 약 30 ℃ (즉, 실온) 이상의 온도에서 수행된다. 압력은 중요하지 않다 하더라도, 액체 상 반응 혼합물을 유지하도록 변동할 수 있다. 반응 시간은 몇 분에서 며칠까지 변동할 수 있다.
통상적으로, ROMP 반응에서, 중합체는 촉매와 캡핑제를 반응시켜 종결한다. 상기 캡핑제는 통상적으로 촉매와 부합된다. 예를 들어, 루테늄 촉매용으로, 에틸 비닐 에테르를 사용하여 왔다. 비록 이러한 시약이 본 발명에서 사용된다 하더라도, 바람직하게는, 전자가 풍부가 알켄을 사용하여 말단 관능성을 중합체에 혼입한다. 본원에 사용된 바와 같이, 전자가 풍부한 알켄은 에틸엔보다 전자 밀도가 훨씬 더크다. 통상의 캡핑법에서, 캡핑제는 비닐 에테르, 통상적으로 에틸 비닐 에테르이고, 이는 말단 알켄 및 비활성화된 알파-산소-치환된 루테늄 금속 카르벤 (Hillmeyer 등, Macromolecules, 28, 6311-6316 (1995)) 을 생산한다.
반면, 본 발명의 캡핑제, 바람직하게는 이관능성 캡핑제는 전자 공여기를 혼입하고, 바람직하게는, (예컨대, 중합체 말단에서 중합체에 관능성을 혼입하여 두개의 중합체 모두를 커플링하고 ; 고체 지지체 또는 금속 표면에 커플링하고 ; 저분자, 예컨대 형광체 시료, 금속, 금속 킬레이터등으로써 개질하기위해) 연속 관능화 ; 펩티드, 단백질, 카르보히드레이트, 핵산등을 포함하는 천연 생성물 (예컨대, 통상적으로 큰 생물학적 분자) 로 개질하기 위해 잠재적 반응기를 혼입하거나 또는 추가의 관능화가 필요없는 비반응 관능기 (즉, 형광기, 화학발광기, 효소, 항체, 비오틴, 방사선기등과 같이 탐색을 용이하게 하기 위한 리포터기와 같이, 말단에서 중합체에 혼입되는 것이 바람직한 관능성이다) 를 혼입한다. 이에 따라, 촉매에서와 유사한 방식으로, 본 발명의 방법에 유용한 캡핑제는 하기 (1), (2) 또는 (3) 과 같은 다양한 관능성 (캡핑제 D-C=CR6R7 에서 하나 이상의 R6 또는 R7) 을 포함할 수 있다 : (1) 중합 후 말단 관능기를 포함하기 위해 관능화될 수 있는 캡핑제 잠재적 반응기 ; (2) 목적 말단 관능기를 제조하기 위해 추가의 관능화가 필요없는 비반응 관능성 ; 또는 (3) 관능기가 없음 (에틸 비닐 에테르와 같이). 상기 캡핑제의 다양한 조합을 본 발명의 방법에 사용할 수 있다.
중요하게는, 본 발명의 촉매 및 캡핑제는 ROMP 반응이 개시된 리빙 금속 (특히, 오스뮴-, 또는 루테늄-) 의 말단의 구조를 조절하기 위한 일반적인 활용이다. 단일 말단기를 중합체에 선택적으로 혼입함으로써 다른 올리고머에 부가되고, 선택적으로 부동화되고, 탐색에 사용되고, 정량 결합 연구에 사용되거나 또는 중합체 구조 조사에 사용될 수 있다. 결과 물질을 다양한 형광체 화합물, 비오틴, 항체, 효소, 지질, 및 고체 지지체를 포함하는, 다수의 리포터 분자중 어느 하나에 공액 결합될 수 있다. 금속 카르벤 개시제, 촉매 선택시 유연성, 후 합성 관능화 프로토콜의 일반성, 및 캡핑 전략의 변동의 관능기 내성이 ROMP 에 의해 발생될 수 있는 유용한 물질의 범주를 현저히 확장시킨다.
중합체에서 관능기의 공간은 선택된 말단의 반응을 경유하여 서로에게 상이 한 관능기를 가진 중합체를 부가함으로써 부분적으로 조절할 수 있다. 둘이상의 중합체로 구성된 복합 중합체는 혼입된 말단기의 반응을 통해 서로 결합되는 성분 중합체에 말단기를 적절히 혼입함으로써 합성될 수 있다. 선택된 분포를 가지거나 또는 하나 이상의 관능기의 공간을 갖는 복합 중합체는 상기 방식으로 합성될 수 있다.
통상적으로, 캡핑제는 하기 화학 구조를 가진다 :
Figure 112001033340918-pct00005
(식중, D 는 전자 공여기 (즉, 에틸렌과 비교할 때 올레핀 전자 밀도에서 총괄적 증가를 야기하는 것) 이다). D 는 SR9, OR9 또는 할로겐을 포함할 수 있고, 이때, R9 는 수소 또는 유기기이고, 바람직하게는 알킬기이다. R6, R7 및 R8 는 독립적으로, 수소 또는 유기기이고, 이들 기의 하나 이상은 바람직하게는 추가의 관능화가 필요없는 잠재적 반응기 또는 비반응 관능기를 포함한다. R8 는 바람직하게는 수소이다. 비록 R6 및 R7 모두가 관능성을 포함할 수 있다 하더라도, 바람직하게는 단지 하나가 관능성을 포함하고, 훨씬 더 바람직하게는 다른 것은 H 이다. 바람직한 한 구현예에서, R6 는 아지드, 니트로기, 디술피드, 히드 라진, 히드라지드, 히드록실아민, 알데히드, 케톤, 에폭시드, 시아노기, 아세탈, 카르바메이트, 티오시아네이트, 활성화 에스테르, 또는 활성산으로부터 선택된 잠재적 반응기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또다른 구현예에서, R6 는 천연 생성물 또는 그의 유사체 (예컨대, 비오틴), (니트릴로트리아세트산과 같은) 금속 킬레이터, (Zn 과 같은) 금속, (4,4-디플루오로-5,7-디메틸-4-보라-3a,4a-디아자-s-인단센-3-프로피오닐 에틸렌디아민인 BODIPY FL EDA 로부터 유도된 아미드와 같은) 형광체 시료, (폴리에틸렌 수지와 같은) 고체 지지체, 및 (표면 플라즈몬 공명 (SPR) 에 사용된 금 표면과 같은) 금속 표면으로부터 선택된 비반응 기일 수 있다. 반응 관능기를 함유하는 캡핑제의 예는 도 7A 에 설명되고 비반응 관능기를 함유하는 캡핑제의 예는 도 7B 에 설명된다.
특정 구현예에서, 캡핑제는 고체에 공유원자가 또는 비공유 원자가를 부착하는 것을 제공한다. 고체에 부착하기 위한 캡핑제의 예는 하기 화학식을 포함한다 :
Figure 112001033340918-pct00006
(식중, D 는 상기 정의된 바와 같은 전자 공여기이고 ; R8 및 R7 은 수소원자이거나 또는 유기기이고 바람직하게는 둘다 수소원자이고 ; n 은 1 내지 약 20 의 범위의 정수이고 ; LK 는 고체에 부착시키는 관능성을 갖는 유기기인 연결기이다). LK 는 고체상에서 표면기에 직접 부착될 수 있다. 몇몇 경우에, 고체는 관능화될 수 있고 LK 기를 다음에 고체에 첨가된 관능기에 결합한다. LK 기는 표면으로부터 공간을 제공하기 위해 지방족 또는 방향족인 부가의 반복 단위를 함유할 수 있다. LK 는 예를 들어, 식 :-(M)m-LK1-(N)p-LK2, (식중, M 및 N 은 동일하거나 상이한 유기기이고, m 및 p 는 0 내지 약 20 의 범위의 정수이다) 을 가지며, LK1 및 LK2 는 관능기이다). M 및 N 은 예를 들어, 지방족 기 또는 방향족 기 또는 그의 배합물일 수 있고, 이는 바람직하게는 비반응기로 임의 치환될 수 있다. (M)m 또는 (N)p 는 페닐 고리와 같은 방향족기, 올레핀 또는 알킨과 같은 지방족기에 의해 연결될 수 있다. LK1 는 단순히 -M 및 -N 사슬을 연결하는 관능기일 수 있거나 또는 상기 전술된 바와 같이, 잠재적 반응기일 수 있고, 이는 상이한 관능기를 도입하기 위해 반응할 수 있거나 또는 분할되어 고체로부터 LK 기를 분할할 수 있게 된다. LK2 는 고체에 연결 (공유원자가 또는 비공유원자가) 시키는 관능성을 함유한다. LK2 는 예를 들어, 티올기, 활성화 에스테르기, 또는 아민기를 함유할 수 있다. LK1 는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, CO-NR'- (식중, R' 은 수소이거나 유기기, 예컨대 알킬기이다), 이외것들 중에서 포함하는, 다양한 관능기중 어느 것일 수 있다. 또한, M 및 N 에서 이웃하지 않는 CH2 기를 -O- 또는 -S- 로써 대체할 수 있다. LK1 은 또한 LK 기를 분할하기 위해, 하나 이상의 결합이 화학적으로, 효소적으로 또는 광화학적으로 분해될 수 있는 관능성을 함유할 수 있다. 분할가능한 LK1 는 에스테르, 아미드, 및 그이외중 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 캡핑 시약은 고체 표면 또는 지지체에 분할 가능한 연결기이다. 분할가능한 연결기 캡핑제는 (1) 중합체를 캡핑하기위한 반응용 전자가 풍부한 올레핀, (2) 고체에 공유원자가 또는 비공유 원자가 연결되는 관능성 (또는 공유원자가 또는 비공유 원자가 연결될 수 있는 잠재적 반응기) 및 (3) 화학적, 효소적 또는 광화학적으로 분할될 수 있는 (1) 과 (2) 의 잠재적 관능성 사이의 중간체를 갖는 유기기이다. 적절한 화학적, 효소적 또는 광화학적 조건으로 캡핑된 중합체의 예는 고체로부터 중합체를 선택적으로 분할 시킨다. 예를 들어, 분할 가능한 연결기 캡핑제를 중합체와 반응시켜 중합체를 고체 표면에 부착할 수 있다. 다음에 고체를 세척하여 비특정적으로 부착된 물질을 제거, 예컨대 중합체를 정화시킬 수 있다. 이후에, 정제된 중합체는 화학적, 효소적, 또는 광화학적으로 처리되어 고체 지지체에 연결기를 분할할 수 있고 고체로부터 중합체를 이탈시킬 수 있다.
특별히 바람직한 광화학적 분할가능한 캡핑제는 하기 화학식을 가진다 :
Figure 112001033340918-pct00007
(식중, D 는 상기 정의된 바이고 ; 캡핑제에서 다른 R8' 과 독립적인 R8 은 수소 또는 유기기이고 ; R7 은 또한 수소 또는 유기기이고 ; n 은 1 내지 약 20 의 범위의 정수이고, R9 는 H 또는 유기기이고 ; W 는 전자 회수기이고 Z 는 전자 공여기이고 LK2 는 (상기 화학식의 구로서 나타난) 고체 지지체에 부착하기 위한 연결기이다). 광화학적으로 분할될 수 있는 결합은 화학식중 대쉬(-) 로 나타난다.
(CH)2 사슬중 하나 이상의 이웃하지 않는 CH2 기를 -O- (에테르를 공급하기 위해) 또는 -S- (티오에테르를 공급하기 위해) 로써 대체할 수 있다. R8 은 바람직하게는 H 이다. R9 은 바람직하게는 작은 알킬기 (즉, 탄소수 1 내지 약 6 의 ) 이고 더욱 바람직하게는 메틸기이다. W 는 NO2, CN, CF3 또는 할로겐중일 수 있는 전자 회수기이다. Z 는 R, OR 또는 SR (이때 R 은 알킬기, NR'2 (식중, R' 은 수소 또는 알킬기이다) 이다) 중일 수 있는 전자 공여기이다.
도 8A 는 분할 가능한 연결기를 가진 캡핑제의 용도를 도식적으로 설명한다. 분할가능한 연결기가 PEG (폴리에틸렌 글리콜) 를 경유하여 수지에 결합되는 화학식 VI 의 캡핑제는 (중합체를 수지 (고체 지지체) 에 부착하기 위한 전형적인 잠재적 반응기 (활성화 기) 를 함유하는) 중합체 주형과 반응한다. 고체-지지된 중합체는 다음에 전형적인 친핵성과 반응하여 관능화되어, 고체-지지된 관능화 중합체를 발생시킨다. 고체 지지체에 부착함으로써 중합체의 관능화 및 정제를 용이하게 할 수 있다. 관능화 중합체는 적절한 광 파장을 이용하여 조사에 의해 고체 지지체로부터 분할될 수 있다. 도 8A 에 설명된 바와 같이 에스테르의 분할을 포함하는 다양한 유기기의 광화학적 분할은 공지된 공정이다. 당업자는 분할가능한 연결기를 사용하는 데 공지된 광화학적 방법을 쉽게 사용하거나 또는 채택할 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 연결기는 또한 화학적 또는 효소적 반응을 이용하여 분할될 수 있다. 다시 본 발명의 분할가능한 연결기를 사용하기 위해 다양한 공지인 화학적 또는 효소적 반응을 사용하거나 또는 쉽게 채택할 수 있다.
분할 가능한 캡핑제는 쉽게 입수가능한 출발 물질을 사용하게 공지된 선행기술에 의해 합성할 수 있다. 예를 들어, 도 8A 의 캡핑제의 합성은 도 8B 에 설명되고 자세한 합성은 실시예에서 제공된다.
특정한 바람직한 캡핑제는 잠재적 또는 비반응 관능기 및 에틸렌 글리콜 기 모두를 포함한다. 통상적으로, 하나의 일부 또는 R6 또는 R7 를 형성한다. 캡핑제의 특히 바람직한 예는 에틸렌 글리콜 사슬을 경유하여 보호 카르복실산 유도체에 연결된 알킬 비닐 에테르를 포함한다. 그의 디자인으로 인해, 상기 연결기는 단백질 또는 소수성 분자와 비특정 상호작용을 최소화한다.
본 발명의 방법은 캡핑제와 중합체 사슬사이에 표준 커플링 기술을 수반한다. 이들 커플링 기술은 선택된 캡핑제에 따라 다르고 용액 또는 고체 상태 반응 조건을 수반할 수 있다. 이러한 기술 및 조건은 선행기술중의 하나에 의해 쉽게 결정될 수 있고, 중합의 조건이 동일하지는 않다하더라도, 유사하다.
캡핑제에 대안적인, 중합체 주형은 산소 또는 그외 산화제로써 촉매를 산화사키고, 중합체 주형의 주쇄를 말단에서 알데히드를 생성함으로써 말단 관능화할 수 있다. 예를 들어, 중합체 주형은 실온 및 대기압에서 산소 분위기하에서 단순히 공기에 노출되거나 또는 방치될 수 있다.
관능화 시약 (즉, 촉매 및/또는 캡핑제가 잠재적 반응기를 포함하거나, 또는 중합체가 말단 알데히드기를 포함한다면, 말단 관능기가 유도되는 화합물) 는 R6 기에 대해 상기에서 논의된 바와 같이, 유용한 특성을 (예컨대, 형광체) 결과 중합체에 부여하는 다양한 분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 관능화 시약과 중합체 (또는 중합체 주형) 사이에 표준 커플링 기술을 수반한다. 이들 커플링 기술은 선택된 잠재적 반응기에 따라 다르고 중합체 주형의 안정성에 따라 용액 또는 고체 상태 반응 조건을 수반한다. 이러한 기술 및 조건은 선행기술중 하나에 의해 쉽게 결정될 수 있다.
결과 중합체는 하기 화학식을 가진다 :
Figure 112001033340918-pct00008
(식중, "BB" 는 주쇄 반복 단위를 나타내고, 이는 시클릭 또는 아시클릭일 수 있고, 랜덤 또는 블럭 배열에서 동일하거나 또는 상이할 수 있고, R1 및 R2 는 각각 독립적으로 서로 다르고, 상이한 반복 단위중 또 다른 R1 및 R2, 수소 또는 목적하는 펜던트 관능성을 함유하는 유기기이고, R4 및 R5 는 각각 독립적으로 수소 또는 금속 카르벤 촉매로부터 유도된 유기기이고, R6 및 R7 는 각각 독립적으로 수소 또는 캡핑제로부터 유도된 유기기이고, n 은 반복 단량체 단위의 평균수이고, 이는 단랴체 대 촉매비를 조절함으로써 변경할 수 있다. R1 및 R2 는 동일하거나 상이한 형태의 반복 단위에서 각각 R1 및 R2 로서 동일하거나 상이할 수 있다. 하나 이상의 R4, R5, R6 및 R7 은 잠재적 반응기 또는 비반응 관능기, 즉 말단 관능기를 포함한다.
통상적으로, n 은 2이상 10000 이하이지만, 실제로는 제한이 없다. 본 발명의 중합체는, n 이 50 이하인 경우, n 이 50 내지 200 인 경우, n 이 100 내지 1000 인 경우를 포함한다. 상술한 바와 같이, ROMP 는 단량체 대 ROMP 촉매 ( 즉, 개시재) 비에 의존하여 변동하는 평균길이 (즉, 중합화의 변동도, DP) 의 중합체를 제공할 수 있다. 여기에 개시된 모든 중합체의 길이는 중합화 반응에서 사용되는 단량체 대 개시재 비에 의해 예측되는 길이로서 언급되고 있다.
바람직하게는, R1 과 R2 중 하나 이상은 보호 아민 또는 활성 에스테르 (즉, HATU (O-(7-아자벤조트리아졸-1-y1)-1,1,3,3-테트라메틸루오니늄 헥사플루로포스페이트) 와 같은 결합제를 필요로 하지 않고 완화조건하에서 반응하는 것) 을 포함한다.
상이한 주쇄를 갖는 중합체 주형의 예가 도 9 에 도시되어 있다. 노르보르넨 주형에 기초한 중합체 주형의 바람직한 예는 다음의 일반적인 구조를 갖는다.
Figure 112001033340918-pct00009
여기서, Y, R1, R2, R4, R5, R6, R7 과 n 은 위에 정의된 바와 같다. 바람직하게는, R1 과 R2 중 하나 이상은 보호 아민 또는 활성 에스테르를 포함한다. 바람직한 중합체 주형이 화합물 3 으로서 도 2 에 도시되어 있다. 바람직하게는, R4, R5, R6, 및 R7 중 하나 이상은 관능화 캡핑제 및/또는 관능화 금속 카르벤 촉매로부터 유도되는 관능성을 갖는다.
중합체 주형의 다른 바람직한 예는 다음의 일반적인 구조를 갖는다.
Figure 112001033340918-pct00010
여기서, BB, R1, R2, R4, R5, R6, R7 과 n 은 위에 정의된 바와 같고, 각각의 Z 는 독립적으로 H, OH, SH, X (F, Br, I, Cl 과 같은 할로겐 화합물), 또는 N(R8)2 (여기서 각각의 R8 는 독립적으로 H 또는 유기기이다) 이다. R4, R5, R6, 또는 R7 중 하나 이상은 잠재 반응기 또는 비반응 관능기를 포함한다.
여기에 사용된 "R" 기의 정의에서, "유기기" 는 (다양한 관능기의 형태일 수 있는, 산소, 질소, 황, 인, 게르마늄, 주석, 붕소 및 규소와 같은 탄소와 수소 이외의 선택적인 원소를 갖는) 탄화수소기를 의미하며, 지방족기, 고리기, 또는 지방족기과 고리기의 조합으로서 분류된다. 본 발명의 내용에서, 유기기는 그들이 필요한 반응기를 포함하지 않으면, 중합체 주형의 형성물 또는 얻어진 중합체와 간섭하지 않는 것이다. "지방족기" 은 예를 들어, 알킬, 알케닐, 및 알키닐 기를 포함하기 위해 사용된다. "알킬기" 은 예를 들어 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸, 헵틸, 도데실, 옥타데실, 아밀, 2-에틸헥실 등을 포함하는 포화된 선형 또는 분기 탄화수소기를 의미한다. "알케닐기" 은, 비닐기과 같은 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 불포화된 선형 또는 분기 탄화수소기를 의미한다. "알키 닐기" 은 하나 이상의 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 불포화된 선형 또는 분기 탄화수소기를 의미한다. "고리기" 은 지환족기, 방향족기 또는 이형고리기 (방향족 또는 지방족일 수 있다) 과 같이 분류되는 닫힌 링 탄화수소기를 의미한다. "지환족기" 는 지방족기의 것과 닮은 특성을 갖는 고리 탄화수소기를 의미한다. "방향족기" 또는 "아릴기" 는 단일- 또는 다중핵 방향족 탄화수소기를 의미한다. "이형고리기" 는 고리내의 하나 이상의 원자들이 탄소 이외의 원소(예를 들어, 질소, 산소, 황 등)인 닫힌 고리 탄화수소기를 의미한다.
본 발명의 유기기의 복합물에 치환이 예상된다. 본 출원에 사용되는 용어의 설명 및 인용을 단순화하는 수단으로서, "기" 와 "부분 (moiety)" 은 치환을 허용하는 또는 치환될 수 있는 화학적인 종과 치환을 허용하지 않는 또는 치환될 수 없는 화학적인 종 사이를 차별화하기 위해 사용된다. 따라서, 화학적인 치환을 설명하기 위해 "기" 가 사용되면, 설명된 화학 물질은, 비치환군 및 카보닐기 뿐만 아니라 (알콕시기과 같은) 사슬내의 예를 들어, O, N, Si 또는 S 원자를 갖는 기 또는 다른 통상적인 치환물을 포함한다. 화학적 화합물 또는 치환물을 설명하기 위해 "부분" 이 사용되는 곳에서는, 비치환 화학 재료만이 포함되도록 의도되어 있다. 예를 들어, "알킬기" 는, 메틸, 에틸, 프로필, t-부틸 등과 같은 순수한 열린 사슬 포화 탄화수소 알킬 치환물 뿐만 아니라, 하이드록시, 알콕시, 알킬술포닐, 할로겐 원자, 시아노, 니트로, 아미노, 카보닐 등과 같은 당업계에 주지된 추가적인 치환물을 포함하는 알킬 치환물도 포함하도록 의도된다. 따라서, "알킬기" 는 에테르기들, 할로알킬들, 니트로알킬들, 카르복실일킬들, 하이드로시 알킬들, 술포알킬들, 등을 포함한다. 다른 한편으로, "알킬 부분" 은 메틸, 에틸, 프로필, t-부틸 등과 같은 순수한 열린 사슬 포화 탄화수소 알킬 치환물만을 포함하도록 제한된다.
여기에 예시된 구조에 있어서, 예를 들어 10,000 탄소원자의 오더인 상당히 큰 사이즈일 수 있는 유기기를 포함할 수 있는 각각의 R 기에 대해, 다음이 적용된다. 바람직하게는, R1 과 R2 의 유기기는 각각 독립적으로 C1-C5000 유기기가고, 보다 바람직하게는 C1-C2500 유기기가고, 보다 더 바람직하게는 C1-C1000 유기기이고, 가장 바람직하게는 C1-C100 이며, 펩타이드, 단백질, 탄화수소화합물, 금속 킬레이터들, 자연물 등을 포함한다. 바람직하게는, R4, R5 , R6 및 R7 의 유기기는 각각 독립적으로 C1-C10000 유기기가고, 보다 바람직하게는 C1-C6000 유기기가고, 보다 더 바람직하게는 C1-C1000 유기기가고, 가장 바람직하게는 C1-C500 이며, 항체, 핵산, 펩타이드, 단백질, 탄화수소화합물, 금속 킬레이터들, 형광체 태그, 효소, 고체 지지체등을 포함한다. 바람직하게는, R3, R8 및 R9 의 유기기는 각각 독립적으로 C1-C20 유기기이고, 보다 바람직하게는 C1-C10 유기기이고, 가장 바람직하게는 C1-C 3 이다.
본 발명의 방법은, 다원자가 어레이가 화학식 VII, VIII 및 IX 를 갖는 라이브러리를 포함하는 다원자가 어레이의 라이브러리들을 발생시키는데 사용될 수 있다. 주어진 라이브러리에서, 성분 어레이 (라이브러리 구성원) 는 선택된 범위 의 구조적인 변동을 잰다. 예를 들어, 주어진 라이브러리에서 모든 구성원 어레이는 거의 동일한 길이를 갖도록 합성될 수 있고, 상이한 펜던트 또는 말단 관능기를 지닌다. 다른 예에서, 라이브러리는 동일한 펜던트 또는 말단 관능기를 갖는 선택된 길이 변동을 갖는 구성원들로 구축될 수 있다. 또 다른 예에서, 라이브러리 구성원들은 관능기 밀도의 범위 또는 관능기 분포를 재도록 디자인될 수 있다. 관능기 밀도는 가장 일반적으로 관능기/중합체의 개수이지만, 한정된 개수의 인접 단량체들이 동일한 관능기으로 치환되고, 서로 선택된 거리만큼 간격을 둔 관능기으로 치환되거나, 또는 상이한 상대적인 위치와 간격의 상이한 관능기으로 치환되어 있는 블록에서, 예를 들어, 중합체 전체에 걸쳐 랜덤하게 분포된 관능기의 상이한 분포를 나타낼 수도 있다. 본 발명의 방법에 의하면, 중합체 길이, 말단 관능성, 관능기 타입, 밀도 및 분포 모두를 제어할 수 있다.
라이브러리들은 하나 이상의 구조적인 특징으로 (즉, 비랜덤) 정의되어 있는 상이한 구조를 갖는 복수의 다원자가 어레이로 구성되어 있다. 예를 들어, 라이브러리는 정의된 관능기 밀도(관능기/단량체)를 갖는 구성원들을 포함할 수도 있지만, 여기에서 관능기들은 중합체 전체에 걸쳐 랜덤하게 분포되어 있다. 라이브러리는 통상 10 개 이상의 구조적으로 구별가능한 다원자가 어레이로 구성되어 있다. 바람직한 라이브러리들은 50 내지 200 개의 구조적으로 구별가능한 다원자가 어레이로 구성된다.
본 발명의 라이브러리들은, 소망의 관능성을 갖는 다원자가 어레이를 스크리닝, 선택 및 식별하는데 유용하며, 상기 소망의 관능성은 생물학적 관능성일 수 있 다.
본 발명은 또한 다원자가 어레이의 합성용 키트를 제공한다. 키트는, 관능화 시약을 갖거나 또는 갖지 않은, 그렇지만 바람직하게는 펜던트 관능기의 부착을 위한 지시(instructions) 및 선택적으로 부착을 위해 필요한 시약을 갖는 중합체 주형을 포함할 수 있다. 지시는 중합체 주형에 존재하는 잠재 반응기에 의존할 것이다. 키트는 또한 중합체 사슬의 말단을 관능화하기 위한 캡핑제도 포함할 수 있다.
본 발명의 방법의 포스트-합성 변형 전략의 유용성을 예시하기 위해, 3개의 단량체 대 개시재 비 (10:1, 25:1 및 50:1) 를 사용하여 상이한 평균길이 (중합화 도, DP) 를 갖는 일련의 NHS-치환 재료가 준비되었다(반응경로 A, 도 2 참조). 모든 중합반응은 효율적으로 진행되었고, 모든 단량체를 소모하였다. 만노스 에피토프를 올리고머 시리즈를 수득하기 위해 아민을 갖는 활성화 올리고머 주쇄 처리를 함으로써 부가하였다. 유사한 물질을 동일한 단량체를 ROMP 촉매비 ( 반응 경로 B, 도 2) 에 사용하여 에멀젼 중합 조건하에 통상의 방법으로 생성하였다. 두개의 방법에 의해 제조된 올리고머의 거대 물리적 특성은 변화가 없음이 탐색되었고, 1H NMR 분광기에 의해 관찰되는 차이도 없었다. 이들 결과는 PSM 절차가 효율적이라는 것을 나타낸다. 각 방법에 의해 생성된 물질의 상대적인 길이는 겔 투과 크로마토그래피 (GPC) 를 이용하여 평가되었다. 카르보히드레이트 중합체 6 및 7 (도 2) 를 아세틸화하여 이들을 유기 가용성 유도체로 전환하 고, 이는 GPC 에 의해 훨씬 더 용이하게 평가되었다. 물질의 분석은 에멀젼 조건하에 생성된 중합체는 후 중합 개질에 의해 제조된 것보다 약간 짧다 (도 2). 하지만, 각 방법은 중합체 길이와 단량체 대 개시제의 비 (M : I) 사이의 선 보정, 중합 반응이 리빙인 것을 나타냄을 제공한다. 이에 따라, 본 발명의 PSM 프로토콜은 길이가 변하는 다가 어셈블리에 사용될 수 있다. GPC 데이타는 또한 각 방법으로 제조된 더 짧은 중합체가 서로 약 3 단위 길이내이고, 가장 긴 중합체는 약 12 단위이내인 것을 제시한다. 에멀젼 및 PSM 중합체의 길이의 불일치는 중합 반응에서 변동이 발생하는 단량체의 물리적 특성의 차이를 강조한다. 본 발명의 신규한 PSM 절차는 광범위한 상이한 인식 인자가 단일 골격에 부착하여 동일한 주쇄를 가진 물질을 발생시킬 수 있기 때문에 중요하다. 상기 물질은 구조/기능 상관관계의 결정을 용이하게 한다.
본 발명의 방법은 신규한 방법으로부터 유도된 올리고머의 생물학적 활성과 통상의 접근에 의해 제조된 것들을 비교하여 더 연구하였다. 만노스-치환된 중합체는 잘 연구된 렉틴 콘칸아발린. A (Con A) (Goldstein, 등, 콘칸아발린 A 의 카르보히드레이트 특정성 ; Bittiger, H. 및 Schnebli, H.P., Ed., ; John Wiley & Sons, Ltd.:London, 1976 ; Coll, pp. 55-65) 과 상호반응 하는 것을 나타내었다. Con A 는 상이한 세포의 표면상에 만노스 잔기와 동시에 상호작용하여 적혈구 세포의 응집을 용이하게 할 수 있는 pH 7 에서 호모 4량체 이다. 세포 응집을 억제하는 수용성 카르보히드레이트 리간드의 능력을 측정할 수 있다. Con A 억제 검정에서 ROMP-유도된 올리고머의 효능은 그의 길이에 따라 다르다 (Kanai 등, J. Am., Chem Soc, 119, 9931 ~ 9932 (1997) ; 및 Mann 등, J. Am. Chem. Soc., 120, 10575-10582 (1998)). Hemagglutination 검정 (Osawa 등, Methods Enzymol, 28, 323-327 (1972) 따라서, 두개의 별개의 방법으로 부터 발생된 물질의 활성을 평가하는 통상의 양식을 제공한다.
통상적인 방법으로 발생된 상이한 물질의 Con A 억제 효능 및 PSM 프로토콜을 표준으로서 일가 α-메틸 만노피라노시드를 이용한 사카라이드 잔기 기준과 비교하였다. 단일 시리즈내에, 중합체 6 또는 7 인 가장 강력한 올리고머는 단량체 대 개시제 비 50 : 1 (도 11) 를 이용하여 제조된 것들이었다. 그 결과는 이전의 연구와 일치하며, 가장 강력한 억제제는 Con A 상에 두개의 사카라이드 결합 부위를 잴 수 있는 것들이라는 것이 밝혀졌다 (Kanai 등, J. Am. Chem. Soc., 119, 9931-9932 (1997) ; 및 Mann 등, J. Am. Chem. Soc., 120, 10575-10582 (1998)). 각 M : I 비에서, PSM 올리고머는 에멀젼 조건하에서 제조된 것보다 약간 더 활성적이었다. 예를 들어, α-메틸 만노피라노시드에 대해 400-배 증가한 것이 에멀젼 중합시 단량체 대 개시제 50 : 1 의 비로부터 유도된 중합체에 대해 나타났지만, 후-중합 개질 조건하에서 제조된 관련된 물질에 대해 550-배가 향상되었음을 알았다. 이전에 연구된 노르보르넨 이미드 만노스 중합체로써 나타난 효과의 크기는 여기에 보여진 것보다 훨씬 더 컸다. 본 결과는 감소된 노르보르넨 이미드 만노스 중합체에 대해 나타난 것과 유사하다. 이들은 현 주쇄의 배향에서 더 많은 엔트로피 비용이 들 수 있고, 비시클릭 노르보르넨 이미드 주형보다 덜 견고하다. 더 긴 올리고머가 훨씬 더 활성적인 억제제이기 때문에, 이러한 발견은 에멀젼 중합 조건하에서 발생된 물질의 길이를 초과하는 PSM 올리고머의 평균 길이를 나타내는 GPC 데이타와 일치한다. 총괄적인, 이들 데이타는 PSM 프로토콜을 사용하여 표준 ROMP 접근에 의해 발생된 물질로부터 결과된 것들과 부합하거나 능가하는 효능을 가진 생물학적으로 활성인 물질을 합성할 수 있다.
말단 관능성을 도입하기 위한 전략을 시험하기 위해, 이관능 캡핑제 18 (도 12) 는 리빙 중합체 사슬의 말단에 엄폐된 카르복실산을 혼입하는 것을 나타냈다. 목적 분자는 에틸렌 글리콜 연결기를 경유하여 보호된 카르복실산에 연결된 에놀 에테르를 포함한다. β-트리메틸실릴 (TMS) 에틸 카르복실산 보호기는 두개의 목적을 제공한다. 첫째, 1H NMR 스펙트럼에서 TMS 기의 명확한 신호는 캡핑 효능의 평가를 제공하고 ; 둘째, β-TMS 에틸기를 상기 연구시 사용된 술페이트 카르보히드레이트 인식 에피토프에 영향을 미치지 않는 조건하에서 제거할 수 있다. 더우기, 카르복실산은 선택적으로 고효율적으로 쉽게 더 관능화되기 위해 활성화될 수 있다. 목적 캡핑제 18 은 제 6 단계에서 트리에틸렌 글리콜로부터 쉽게 집합될 수 있다.
ROMP 반응을 종결하는 에놀 에테르 18 의 능력이 상이한 특성을 가진 세개의 단량체의 반응에서 평가되었다. 표준 조건하에서 18 의 반응성을 평가하기 위해, 비-극성 단량체 11 을 ROMP 에 수행하고, 초과의 화합물 18 을 도입하여 반응을 종결하였다 (도 12). 1H NMR 스펙트럼 데이타로부터, TMS 기로부터 양자의 것과 함께 촉매로부터 혼입된 페닐 양자의 통합을 비교하여 결과 중합체 사슬의 대 략 80 % 가 물질 19 를 제공할 정도로 캡핑되었다는 것이 밝혀졌다. 매우 극성인 성분을 지닌 말단 라벨 중합체에 대한 초기 시도는 캡핑 반응은 이들 물질에 대해 덜 효과적인 것이 밝혀졌다. 특정하게는, 극성 화합물 13 의 올리고머화가 필요한 에멀젼 조건을 사용하였을 때, 에테르 18 반응 종결한 결과 21a 가 되었고, 훨씬 더 적당한 캡핑 효율 (30 %) 을 나타낸 것을 제외하고는 유용하게 제조되었다. 상전이 공정으로부터 발생하는 복잡함을 최소화하기 위해, 극성, 관능화 중합체 21b 을 발생시키는 대안적인 전략을 사용하였다. 20 과 같이, N-히드록시숙신이미드 에스테르를 함유하는 중합체는 ROMP 를 이용한 유기 용매에 집합될 수 있다. 결과 물질을 친핵성으로 처리함으로써 개질된 연속 후-중합이 신규한 치환 중합체를 발생시켰다. 메틸 에스테르 11 의 반응으로부터의 생성물을 가지고, 반응 13 으로부터 수득된 중합체 20 을 대략 80 % 의 효율로 캡핑제 18 로써 종결시킬 수 있다. 중합체 20 을 다음에 커플링하여 아민-함유 사카라이드 부분을 3,6-디술포갈락토스 유도체 21b 를 수득한다. 물질 21b 를 정제한 후, 캡핑제로부터 발생한 신호의 강도에서의 차이를 제외하고는 NMR 분광기 데이타 중합체 21a 및 21b 를 육안으로는 구별할 수 없었다. 출발 물질 및 생성물은 중합체 어셈블리 및 말단에서 다양한 단계의 상대 속도에 영향을 미치기 때문에 단일상인 균일한 반응 조건은 에멀젼 중합 조건보다 높은 캡핑 수율을 나타낸다.
생물학에서 다가 인식 이벤트의 중요함 및 상기 공정의 특질을 설명할 때 다가 어레이의 활용은 합성 방법의 개발을 가속화하여 리포터 기가 있는 다끝 리간드를 발생시켰다. 예를 들어, 아크릴아미드 공중합을 사카라이드 인식 인자 및 리포터 기를 혼입할 수 있고, 상기 전략은 검정 단백질-카르보히드레이트 상호작용를 위한 물질을 개발하는 데 사용되었다. 대안적으로, 리포터기를 소유하는 중합체를, 태그의 단일 등가물을 이용하여 목적 관능 태그를 수행된 중합체 주쇄에 커플링하거나 또는 다가 골격에 커플링하기에 앞서 다가 리포터기를 각 단량체에 부착시킴으로써 생성하였다. 다가 어레이에서 혼입된 중합체 사슬의 길이 또는 리포터기의 수를 조절하는 리포트 합성 경로는 없다.
전자가 풍부한 알켄 뿐 아니라, 중합 사슬을 말단 금속 카르벤의 산화를 거쳐 관능기로써 캡핑할 수 있다. 예를 들어, 활성 금속 카르벤 중앙이 성장 사슬의 말단에 존재하는 중합체를 산소에 노출시킴으로써 그 결과 중합체 사슬상에 말단 알데히드가 된다. 이 전략을 에놀 에테르로써 방금 전술된 방법과 평행하게 검색하였다. 술페이트 갈락토스 단량체 23 를 ROMP 촉매 14 로써 수행하고 단량체를 소비한 후, 반응을 공기에 개방하여 중합체 25 를 수득하였다 (도 8). 상기 접근은 산소로써 효율적인 캡핑하고 이어서, 히드라존, 히디라지드, 또는 히드록실 아민 생성에 의존한다. 상기 방법은 단계들을 거의 사용하지 않고 최종 생성물을 수득하지만, 캡핑 효율은 중합체 19, 20 및 21a 및 21b 의 경우보다 훨씬 더 어렵다.
단일 리포터의 선택적 혼입에 대한 본 발명의 합성 도식의 활용을 설명하기 위해, 말단-표식된 네오글리코폴리머를 말단-표식을 통해 형광 리포터기에 커플하였다. 이들 형광 네오글리코폴리머는 세포 표면 L-셀렉틴을 가진 중합체의 상호작용의 연구가 가능함을 나타냈다.
세포 접착 분자의 선택 과의 구성원인 L-셀렉틴은 조직 손상 부위에 백혈 세포의 회복을 용이하게 한다. 21a 과 관련된 특정 술페이트화 사카라이드-함유 네오글리코폴리머는 선택 기능의 강력한 억제제이다. 이들 네오글리코폴리머들이 세포 표면상에 L-셀렉틴을 결합함으로써 단백질 기능을 억제한다고 여겨진다. 21a 및 25 를 각각 리포터 리간드 22 및 27 로 변환시킴으로써, 네오글리코폴리머를 세포 표면 L-셀렉틴에 결합하는 것을 직접 연구할 수 있다.
22 의 생성중 초기 단계는 β-트리메틸실릴 에틸 에테르 (도 12) 의 비누화에 의해 카르복실산을 비차폐시키는 것을 수반하였다. (5-((5-아미노펜틸)티오우레이딜) 형광 또는 형광 카다베린) 형광 유도체를 아미드 결합 생성을 통해 부착하였다. 결과 공액 결합을 크기 배제 및 양이온 교환 크로마토그래피에 의해 단리하여 형광-개질된 올리고머 22 를 제공하였다. 중합체 25 를 5-(((2-(카르보히드라지노)메틸)티오)아세틸)아미노플루오레신), 히드라진 형광 유도체, 26 으로 직접 수행하여, 목적 형광체 태그된 중합체 27 (도 13) 을 수득하였다.
L-셀렉틴을 나타내는 중합체 22 및 27 을 Jurkat 세포 (인간 acute T 세포 leukemia 선) 에 결합시키는 능력을 형광체 현미경 (도 12) 을 이용하여 조사하였다. 비교를 위해, 세포를 L-셀렉틴에 형광-공액된 항체로써 라벨하였다. 항체 및 중합체 둘다, 유사한 작은 반점이 있는 형광 패턴을 제조하는 국소 부위에서 세포에 결합하였다. 측정된 패턴은 L-셀렉틴이 백혈구 표면상에 랜덤하게 분포되는 것이 아니라, 세포 미세부분의 특정 구역에 집중되는 것이 관찰로써 측정된 패턴과 일치한다. 결합은 세포 표면 L-셀렉틴의 존재에 좌우되며, 형광 중 합체나 항-L-셀렉틴 항체 어느 것도 L-셀렉틴 결핍 세포 (HL 60 세포 선, 자료 비명시) 에 결합되는 것이 관찰되지 않았다. 유사한 결과가 알데히드 캡핑된 중합체 27 을 이용하여 나타났다 (도 14).
이들 결과는 네오글리코폴리머가 세포 표면상에 성공적으로 결합된다는 것을 제안한다. 이는 리간드 22 가 비특정적으로 결합된다면, 일반적인 세포 표면 착색을 기대할 수 있다. 더우기, 추가의 현미경 연구는 이들 글리코단백질 혼합물의 현저한 생물학적 활성이 다가 접촉을 통해 전달된다는 것을 제안한다. 이들 데이타는 세포 표면 인식 이벤트를 가시화하기 위해 시료 22 및 27 의 활용을 강조한다.
본 발명의 목적 및 장점은 다른 조건 및 상세한 것과 마찬가지로, 이들 실시예에 재인용된 특별한 그의 양 및 물질을 제외하고는, 하기 실시예에 의해 더 설명되며, 본 발명을 과도하게 축소해서는 안된다.
물질 : 비스 (트리시클로헥실포스핀)벤질리덴 루테늄 (IV) 디클로라이드를 Strem Chemicals, Inc. (Newburyport, MA) 로부터 수득하였다. 5-((5-아미노펜틸)티오우레이딜) 플루오레신 (플루오레신 카다베린) 을 Molecules Probes (Eugene, OR) 로부터 구입하였다. 세포 배양 배지 RPMI 1640 및 치명적인 송아지 혈청을 Gibco BRL (Gaithersburg, MD) 로부터 구입하였다. 페니실린, 스트렙토마이신, L-글루타민 및 소듐 피루베이트를 Sigma (St. Louis, MO) 로부터 구입하였다. 플루오레신-분류된 항 L-셀렉틱 항체 (DREG-56) 을 Pharmingen (San Diego, CA) 로부터 구입하였다. 벡타차폐물을 Vector Laboratories (Burlingame, CA) 로부터 구입하였다. 특히 특별하지 않는 한, 그외 다른 모든 시약은 Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI, 로부터 구입하였다. 모든 용매들은 Aldrich Chemical Co., 또는 Fisher Scientific, Pittsburgh, PA 로부터 구입하였다.
일반적인 방법 : 모든 비수성 반응은 질소 분위기하에서 오븐-건조된 유리제품에서 수행하였다. 반응 시약은 소듐/벤조페논 (테트라히드로푸란), 칼슘 히드리드 (디클로로메탄, 트리에틸아민, 디클로로에탄) 또는 감압 하에 4Å 형 분자체 (DMSO) 하에서 증류하였다. ACS 급 1,2-디클로로에탄 (DCE) 를 Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI 로부터 받아서 사용하였다. 중합 반응에 사용된 용매는 사용에 앞서 최소의 3-동결-펌프-해동-순환시켜 탈산소화 하였다. 증류되고, 탈이온화된 (dd 또는 MQ) 물 및 500 MWCO 투석 튜빙 (Fisher Scientific, Pittsburg, PA) 을 중합체 정제에 사용하였다. 크로마토그래피 용매는 ACS 급이고 ; 디클로로메탄, 아세톤 및 헥산을 증류하였다. 도데실트리메틸암모늄 브로마이드 (DTAB) 를 아세톤으로부터 재결정화하였다. 반응을 자외선, p-아니스알데히드 착색 (15 ml p-아니스알데히드, 10 ml 아세트산, 10 ml 황산, 350 ml 에탄올), 또는 과망간산 칼륨 착색 (3 g KMnO4, 20 g K2CO3, 5 ml 의 5 % 의 수성 NaOH, 200 ml 물) 로써 가시화하면서, 0.25 mm 예비코팅도니 머크 실리카 겔 60 F254 (VWR Scientific, So. Plainfield, NJ) 상에 박층 크로마토그래피 (TLC) 에 의 해 검사하였다. 플래쉬 칼럼 크로마토그래피를 증류된 시약 급 헥산 및 디클로로메탄을 이용한 머크 실리카 겔 60 (230-400 메쉬, Scientific Adsorbents Inc., Atlanta, GA), 및 ACS 급 에틸 아세테이트, 메탄올, 및 클로로포름상에서 수행하였다. 산-민감성 화합물을 취급할 때, 사용에 앞서 클로로포름 및 디클로로메탄을 염기성 알루미나를 통해 여과하여 중화시켰다. 적외선 분광을 Mattson FTIR 분광계상에 기록하였다. 질량 분광 자료를 액체 2 차 이온 마이크로질량 자동분광 질량 분광계 (첨가된 요오드화 나트륨 (3-NBA + NaI) 매트릭스를 가진 3-니트로벤조산) 에 의해 수득하였다. 1H 13C NMR 분광을 Bruker AC-300 분광계상에 기록하고 잔류 용매 피크 (CDCl3 : 1H : δ7.24, 13C : δ77.0 ; D2 O : 1H : δ4.67) 또는 CLCl3 (1H : δ0.00) 중 테트라메틸실란의 내부 관계에 참조한다. NMR 용매는 Cambridge Lsotope Laboratories, Inc., Andover, MA 로부터 수득하였다. 1H-1H 커플링은 제 1 차로 추정되고, 피크 다수는 s (단일), d (이중), t (삼중), q (사중), m (다중) 또는 b (광범위) 로 보고된다.
도 2 에서 화합물 1 인 비스클로[2.2.1]헵트-5-엔-엑소-2-카르복실산 N-히드록시숙신이미드 에스테르의 화합물 : 노르보르넨 산 (Ver Nooy 등, J. Am. Chem. Soc., 3583-3586 (1995) 의 방법에 따라 제조된 151.8 mg, 1.1 몰), N-히드록시숙신미이드 (Aldirch 로부터 수득된 172.5 mg, 1.49 mmol), 및 EDCI (Aldrich 로부터 수득된 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카르보디이미드 히드로클로라이드, 278.1 mg, 1.45 mmol) 을 질소하에서 CH2CI2 (Aldrich 로부터 수득된 3.6 mL) 하룻밤동안 교반하였다. 용매를 감압하에서 제거하고 잔류물을 Still, J. Org. Chem., 43, 2923 (1978) CH2C12 로써 플래쉬 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피를 수행하였다. 백색 고체를 단리하였다 (186.7 mg, 0.88 mmol). 수율 : 80 %.
Figure 112001033340918-pct00011
El m/z 235.01847 [C12H13NO4 에 대한 계산치 235.2395].
도 2 (n =10) 중 화합물 3 인, 비시클로[2.2.2]헵트-5-엔-엑소-2-카르복실산 N-히드록시숙신이미드 에스테르의 중합 : N-히드록시 에스테르 (98.3 mg, 0.425 mmol) 1 을 1,2-디클로로에탄 (DCE) (2.1 mL) 에 용해하였다. 이를 위해 산소화된 DCE (2.1 mL 중 35 mg) [(Cy)P]ClRu =CHPh (Stream Newburyport, NH) 의 용액을 첨가하였다. 반응을 45 분간 실온에서 질소 하에 교반하였다. 반응은 TLC 에의해 완결되었고, 초과의 에틸 비닐 에테르를 캡핑하기위해 첨가하였다. 반응 혼합물을 용출물로서 CH2Cl2 를 이용하여 실리카 겔의 작은 플러그를 통해 여과하였다. 용매를 감압하에서 제거하여 추가의 정제가 필요없이 사용된 갈색 고체를 수득하였다 (96.8 mg). 수율 : 98 %. 1H NMR (30 MHz, CDCl3) : δ7.3 (m), 5.7-5.2 (m), 3.5-0.90 (br m).
도 2, 화합물 4 인, 아미노에틸-α-D-만노피라노시드의 제조 : 아지도에틸 만노시드를 약간 개질된 Chernyak 등, Carbohyd. Res., 223, 303-309 (1992) 의 절차에 따라 제조하였다. 아지도에탄올을 알릴 알콜에 대해 치환하고 글리코실화 조건을 Lee 등, Carbohyd. Res., 37, 193-201(1974) 에서 기재된 바와 같이 사용하였다. 아지도에틸 만노시드를 메탄올 : 물 혼합물을 1 : 1 (상기 언급된 절차의 개질) 로 펄만 촉매 (Aldrich) 로써 환원하여 4 를 수득하였다.
도 2, 화합물 5 인, 아미노에틸-α-D-만노피라노실 비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-엑소-2-카르복사미드의 제조 : 만노스 단량체 5 를 Manning 등, Tetrahedron, 53, 11937-11952 (1997) 에 기재된 이전 절차에 의해 펜타플루오로페닐 에스테르 및 화합물 4 를 거쳐 제조하였다.
Figure 112001033340918-pct00012
El m/z 343.1627 [C16H25NO7 에 대한 계산치 343.377].
도 2 (n =10) 중 화합물 6 인, 비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-엑소-2-카르복실산 N-히드록시숙신이미드 에스테르의 중합 생성물의 커플링 : 0.35 mL 디메틸 포름아미드 (DMF) 중 아미노에틸 만노시드 4 (16.0 mg, 0.0788 mmol), N-메틸모르폴린 (7.7 μL, 0.0702 mmol, Aldrich) 및 중합체 3 (n = 10, 15.2 mg, 0.0647 mmol) 을 첨가하고 하룻밤동안 계속 교반하였다. DMF 를 감압하에서 제거하고, 결과 고체를 CH2Cl2 의 1-2 mL 및 에탄올의 1-2 mL 로써 3 회 세척하였다. 고체를 건조시키고, (트리메틸실릴)디아조메탄 (TMSCHN2, 35 μL, 0.0702 mmol, Aldrich) 및 메 탄올 (350 μL) 을 첨가하고 반응물을 하룻밤동안 교반하였다. 반응을 물을 첨가하여 급냉시키고, 용매를 감압하에서 제거하였다. 고체를 MQ 수에 용해시키고 투석 튜빙에 두었다. 표본을 투석하여 (48 시간, 4 번의 물 교환, 매회 1 L) 커플링 반응 및 미반응된 4 로부터 불순물을 제거하였다. 용액을 0.2 마이크로 필터를 통해 여과하고 용매를 감압하에서 제거하여 탠(tan) 고체를 수득하였다 (15.4 mg, 71 %).
Figure 112001033340918-pct00013
도 2 (n =10) 중 화합물 7 인, 아미노에틸 α-D-만노피라노실 비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-엑소-2-카르복사미드의 제조 : 만노스 단량체 5 (19.6 mg, 0.0571 mmol) 및 DTAB (도데실트리메틸암모늄 브로마이드, 29 mg, 0.0933 mmol, Aldrich) 를 물 (182 μL) 에 용해하고 탈기하였다. DCE (181 μL) 를 루테늄 촉매 2 (6.1 mg) 에 첨가하고 상기 용액 (2 의 4.7 mg, 0.00571 mmol 에 해당하는 91 μL) 을 5 의 용액에 첨가하였다. 반응물을 실온에서 40 분간 교반하고 다음에 4 시간 동안 60 ℃ 까지 가열하였다. 일단 반응이 TLC 에 의해 완결되면, 초과 에틸 비닐 에테르를 첨가하여 활성 카르벤을 급냉시켰다. 반응 혼합물을 감압 하에서 증발시키고, 고체를 디클로로메탄 및 에탄올로써 세척하였다. 중합체를 MQ 물에 용해시키고, 매 12 시간 마다 물을 바꾸면서, 2 일간, 1 L 의 물에 대해 투석하였다. 용액을 투석 튜빙으로부터 제거하고 감압하에서 용매를 제거한 후 0.25 마이크로 여과기를 통해 여과하여 탠 고체 (18.2 mg) 를 수 득하였다. 수율 90 %.
Figure 112001033340918-pct00014
고체 지지체상에 캡핑제의 합성 (도 8B-1)
4-펜텐산 (1.0 mL, 9.8 mmol, 1 당량), K2CO3 (6.78 g, 49 mmol, 5 당량), 벤질 브로마이드 (1.4 mL, 11.8 mmol, 1.2 당량), 및 테트라부틸암모늄 요오드화물 (0.254 g, 0.686 mmol, 0.07 당량) 을 건조 아세톤의 대략 50 mL 에 조합하였다. 반응물을 3 시간 동안 질소하에서 교반하였다. TLC (9 : 1 헥산/아세테이트) 는 출발 물질이 더 없음을 보여주었다. 반응물을 여과하고 용매를 감압하에서 제거하였다. 잔류물을 에틸 아세테이트에 용해시키고 1 M HCl, 포화 NaHCO3, 및 염수로써 연속적으로 세척하였다. 유기층을 MgSO4 로써 건조시키고 감압하에서 농축하였다. 30 : 1 헥산/에틸 아세테이트(벤질 브로마이드가 용출될 때가지) 에서부터 1 : 1 헥산/에틸 아세테이트까지의 용매를 사용하여, 플래쉬 크로마토그래피를 사용하여 생성물을 단리시켰다 (1.8 g, 9.5 mmol, 97 % 수율).
벤질 4-펜테노에이트 (1.86 g, 9.8 mmol, 1 당량) 을 대략 50 mL CH2Cl2 에 첨가하고, -78 ℃ 까지 냉각하였다. 질소를 약 20 분 동안 용액을 통해 기포화하였다. 다음에 오존을 용액이 초과 오존을 나타내는 담청색이 될 때 까지 기포화하였다. 질소를 5 분간 기포화 하고, 다음에 트리페닐 포스핀 (6 g, 22.5 mmol, 2.3 당량) 을 플라스크에 첨가하였다. 혼합물을 대략 30 분간 교반 하였다. 냉욕을 제거하고 반응 용액을 실온으로 데움에 따라 회색 용액이 투명하게 되었다. TLC (2 : 1 헥산/에틸 아세테이트) 는 출발물질이 없음을 나타냈다. 구배 칼럼 (트리페닐 포스핀이 용출될 때까지 헥산, 다음에 9 : 1 헥산/에틸 아세테이트 에서부터 6 : 1 헥산/에틸 아세테이트까지 구배) 을 사용하여 생성물을 단리하였다 (1.7 g, 9.1 mmol, 93 % 수율).
Ph3PCH2OMeCl (6.24 g, 18.2 mmol, 2 당량) 을 톨루엔으로써 공비혼합하여 물을 제거하였다. 무수 에테르를 플라스크에 Ph3PCH2OMeCl 과 함께 첨가하여, 용액을 빙욕에서 냉각하였다. 95 % t-부톡시드 칼륨 (1.94 g, 16.4 mmol, 1.8 당량) 을 첨가하고, 적색을 유지하면서 용액을 5 분간 교반하였다. 에테르중 β-포르밀프로피온사에우레-벤질에스테르 (1.7 g, 9.1 mmol, 1 당량) 용액을 약 15 분간 적가하였다. 용액은 오렌지색으로 바뀌었고, 빙욕에서 교반 후 반응물을 TLC (9 : 1 헥산/에틸 아세테이트) 로써 수행하였다. 염수를 첨가하고 반응물을 실온에서 5 분 더 교반하였다. 상들을 분리하고 수성층을 에테르로써 3 회 추출하였다. 에테르층을 조합하고, MgSO4 로써 건조하고, 감압하에 농축하였다. 30 : 1 헥산/에틸 아세테이트에서부터 20 : 1 헥산/에틸 아세테이트의 구배를 이용하여 플래쉬 크로마토그래피하여 생성물을 수득하였다 (0.65 g, 2.9 mmol, 32 % 수율).
벤질 5-메톡시-4-펜테노에이트 (70 mg, 0.318 mmol, 1 당량) 을 THF 에 용해하였다. 수성 KOH (0.76 mL, 0.382 mmol, 1.2 당량) 의 0.5 mM 용액을 첨가하 고 반응물을 1 시간 동안 교반하였다. TLC (9 : 1 헥산/에틸 아세테이트) 는 출발물질이 없음을 나타냈다. 생성물 칼륨염을 수득하였다 (27.9 mg, 0.214 mmol, 67 % 수율). 염을 메탄올에 용해시키고, Amberlyst 15 강산성 수지를 첨가하여 용액을 중화하였다. 반응물을 여과하고 메탄올을 감압하에 농축하여 목적 생성물을 수득하였다 (24.7 mg, 0.19 mmol, 89 % 수율).
Amberlyst 15 강산성 수지를 내림 차순으로 각각 하기 용매로 두번씩 세척하여 제조하였다 : 메탄올, 물, 1 M NaOH, 물, 에탄올, 6 M HCl, 물, 에탄올, 메탄올.
히드록시에틸-포토라이커 NovaSyn TG 수지 (0.26 mmol/g 수지 하중, 30 mg, 0.0078 mmol, 1 당량), 5-메톡시-4-펜텐산 (1.8 mg, 0.0135 mmol, 1.7 당량), 디이소프로필카르보디이미드 (2.5 μL, 0.0162 mmol, 2.1 당량), 및 DMAP (0.5 mg, 0.0045 mmol, 0.6 당량) 을 0.5 mL 아민-유리 DMF 에서 혼합하였다. 반응물을 광으로부터 보호하고 4 일간 교반하였다. 유리 히드록실기에 대한 스팟 시험을 사용하여 공액 효과를 측정하였다 (Kuisle, O. ; Lolo, M. ; Quinoa, E. ; Riguera, R. Tetrahedron, 55, 14807-14812 (1999)). 수지 (대략 1 mg) 를 피펫에 의해 반응으로부터 제거하고 TLC 플레이트에 놓아두었다. 톨루엔 (2 방울) 중 0.03 M p-TsCl 용액 및 톨루엔 (2 방울) 중 0.075 M 4-p-니트로벤질피리딘 용액을 첨가하였다. 플레이트를 오렌지 색깔이 완전히 사라질 때 까지 가열하였다. CHCl3 (2 방울) 중 10 % 피페리딘 용액을 첨가하고 플레이트를 건조시켰다. 반응의 완결을 나타내는, 보라색 또는 핑크색이 전개되지 않았다. 수지는 메틸렌 클로라이드 및 에탄올로써 수회 세척하였고 회수되었다 (27 mg).
헤마글루티네이션 검정 : 상기 검정은 Kanai 등, J. Am. Chem. Soc., 119,9931-9932 (1997) 에 이미 기재된 것과 같이 수행하고 본원에 참고하였다. 검정시 사용된 중합체 표본의 농축을 공지된 농축의 NaOAc 의 외부 표본으로써 5.25 ppm 에서 피크의 1H NMR 통합에 의해 측정된다.
이관능성 캡핑제 18 의 합성
Figure 112001033340918-pct00015
2-(2-(2-벤질옥시)에톡시)에톡시)에탄올
Figure 112001033340918-pct00016
벤질 브로마이드 (7.9 mL, 66.6 mmol) 를 50 % 수성 NaOH (5.3 mL) 중 트리에틸렌 글리콜 (8.9 mL, 66.6) 의 용액에 첨가하고 혼합물을 24 시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응물을 H2O (75 mL) 로써 희석하고 EtO (4 ×100 mL) 로써 추출하였다. 조합된 유기 추출물을 NaSO4 로써 건조시키고, 농축시키고, 플래쉬 칼럼 크로마토그래피 (실리카 겔)로써 정제하여, 2-(2-(2-벤질옥시)에톡시)에톡시) 에탄올 (6.14 g, 38 %) 을 수득하였다.
Figure 112001033340918-pct00017
10-페닐-3,6,9-트리옥사데카노산
Figure 112001033340918-pct00018
크로뮴 트리옥시드 (3.33 g, 33.30 mmol) 을 0 ℃ 에서 1.5 M H2SO4 (4.4 mL) 에 첨가하였다. 아세톤 (110 mL) 중 2-(2-(2-벤질옥시)에톡시)에톡시)에탄올 (2.00 g, 8.32 mmol) 의 용액을 첨가하고, 반응물을 실온에서 5 시간 동안 교반하였다. 용액을 Et2O (5 ×100 mL) 로써 추출하고 조합된 추출물을 포화 NaCl (3 ×50 mL) 로써 세척하고 20 mL 의 부피로 농축하였다. 5 % NaHCO3 (2 ×20 mL) 로서 추출한 후 농축 HCl 로써 pH=2 인 수성 추출물을 산성화하고 Et2O (3 ×50 mL) 로써 수용액을 백 추출하였다. 농도 10-페닐-3,6,9-트리옥사데카논산 (1.71 g, 81 %).
Figure 112001033340918-pct00019
10-페닐-3,6,9-트리옥사데카논산 2-(트리메틸실릴)에틸 에스테르
Figure 112001033340918-pct00020
10-페닐-3,6,9-트리옥사데카논산 (1.71 g, 6.71 mmol) 을 CH2Cl2 (13.4 mL) 에서 용해시키고 용액을 0 ℃ 까지 냉각하였다. 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카르보디이미드 히드로클로라이드 (EDCI) (1.41 g, 7.38 mmol) 및 N,N-디메틸아미노피리딘 (DMAP) (41.0 mg, 0.34 mmol) 를 첨가하고, 현탁액을 0 ℃ 에서 10 분간 교반하였다. 2-(트리메틸실릴)에탄올 (872.4 mg, 7.38 mmol)을 시린지를 통해 적가하고, 용액을 실온으로 데울때 까지 20 분간 교반하였다. 반응물을 H2O 로써 급냉시키고 Et2O (3 ×50 mL) 로써 추출하였다. 조합된 Et2O 추출물을 10 % HCl (1 ×50 mL), 5 % NaHCO (1 ×50 mL), 및 포화 NaCl (1 ×50 mL)로써 연속적으로 세척하고, Na2SO4 로써 건조시켰다. 플래쉬 크로마토그래피 (실리카, 4 : 1 헥산/EtOAc) 하여 농축한 후 10-페닐-3,6,9-트리옥사데카논산 2-(트리메틸실릴)에틸 에스테르 (2.32 g, 97 % 수율).
Figure 112001033340918-pct00021
LRMS (LSIMS, 3-NBA):m/z 377.2[M+Na+, C18H30O5NaSi 에 대한 계산치, 377.5].
3,6-디옥사-8-히드록시-옥탄산 2-(트리메틸실릴)에틸 에스테르
Figure 112001033340918-pct00022
20 % Pd (OH)2/C (100 mg, Aldrich) 를 완전 EtOH (14 mL, AAPER 알콜 및 화학사, Shelbyville, KY) 중 10-페닐-3,6,9-트리옥사데칸산 2-트리메틸실릴(에틸)에스테르 (500 mg, 1.4 mmol) 의 용액에 첨가하였다. 용액을 6 시간 동안 50 psi H2 하에서 흔들고, CELITE (EtOH 용출물) 패드를 통해 여과하고, 감압하에서 농축하여 3,6-디옥사-8-히드록시-옥탄산 2-트리메틸실릴(에틸)에스테르 (284.4 mg, 77 %) 를 수득하였다.
Figure 112001033340918-pct00023
LRMS (LSIMS, 3-NBA):m/z 287.1[M+Na+, C11H24O5NaSi 에 대한 계산치, 287.4].
3,6-디옥사-8-알-옥탄산-옥탄산 2-(트리메틸실릴)에틸 에스테르
Figure 112001033340918-pct00024
3,6-디옥사-8-히드록시-옥탄산 2-(트리메틸실릴)에틸 에스테르 (250 mg, 0.95 mmol) 를 CH2Cl2 (4.7 mL) 에 용해하고 용액을 0 ℃ 까지 냉각시켰다. 디메틸 술폭시드 (135 μL, 1.9 mmol) 을 시린지를 거쳐 첨가한 후, 고체 P2O5 를 급 히 첨가하였다. 0 ℃ 에서 30 분 후, Et3N (460 μL, 3.3 mmol) 을 첨가하고 반응물을 0 ℃ 에서 30 분간 교반하였다. 반응물을 10 % HCl (10 mL) 로써 급냉시키고 CH2Cl2 (3 ×20 mL) 으로 추출하였다. 조합된 유기추출물을 H2O (1 ×25 mL) 및 포화 NaCl (1 ×25 mL) 로써 세척하고 Na2SO4 로써 건조하였다. 플래쉬 크로마토그래피 (실리카, 1 : 1 헥산/EtOAc) 로써 정제하여 생성물을 수득하였다 (216.0 mg, 82 %).
Figure 112001033340918-pct00025
LRMS (LSIMS, 3-NBA):m/z 285.1[M+Na+, C11H22O5NaSi 에 대한 계산치, 285.4].
3,6,10-트리옥사-8,9-엔-운데칸산 2-(트리메틸실릴)에테르 에스테르
Figure 112001033340918-pct00026
포타슘 t-부톡시드 (36.3 mg, mmol) 를 0 ℃ 에서 THF (2.0 mL) 중 (메톡시메틸)트리페닐포스포늄 클로라이드 (117.6 mg, 0.34 mmol) 의 현탁액에 첨가하였다. 3,6-디옥사-8-알-옥탄산 2-트리메틸실릴(에틸)에스테르(42.5 mg, 0.16 mmol) 을 용액이 암적색에서부터 담황색으로 변하는 동안 THF (160 μL)중 1 M 용액으로서 적가하였다. 반응물을 포화 NaCl (5 mL) 로써 급냉시키고 Et2O (3 ×15 mL) 로써 추출하였다. 조합된 Et2O 추출물을 H2O (1 ×20 mL) 으로 세처갛 고, Na2SO4 로써 건조시켰다. 플래쉬 크로마토그래피 (실리카, 9 : 2 헥산/EtOAc) 로써 농축하여 3,6,10-트리옥사-8,9-엔-운데칸산 2-(트리메틸실릴)에틸 에스테르 18 을 수득하였다 (27.9 mg, 59 % 수율).
Figure 112001033340918-pct00027
LRMS (LSIMS, 3-NBA):m/z 313.2[M+Na+, C13H26O5NaSi 에 대한 계산치, 313.4].
중합체 9 의 합성
Figure 112001033340918-pct00028
1,2-디클로로에탄 (DCE) 을 4 개의 동결-펌프-해동 (FPT) 순환에 의해 탈산소화하였다. DCE (100 μL) 중 루테늄 촉매 14 의 용액을 DCE (400 μL) 중 노르보르넨 단량체 11 (15 mg, 0.10 mmol) 의 용액에 첨가하였다. 적색 혼합물을 실온에서 30 분간 교반하였다. 캡핑제 18 (30 μL) 을 니트에 첨가하고, 반응물을 18 시간 동안 실온에서 교반하였다. 혼합물을 농축하고, 소량의 CH2Cl2 에 용해하고, 짧은 패드의 실리카 겔을 통해 여과하여 초과의 캡핑제 18 을 제거하 였다. 잔류 물질을 EtOAc 로써 실리카 겔로부터 용출시키고, 용액을 농축 및 건조하였다. 깨끗하고, 고체 물질을 헥산 (3×) 으로 세척하고 건조하여 중합체 19 를 수득하였다 (9.6 mg, 64 %).
중합체 20 의 합성
Figure 112001033340918-pct00029
DCE 를 4 개의 동결-펌프-해동 (FPT) 순환에 의해 탈산소화하였다. DCE (40 μL) 중 루테늄 촉매 14 (3.3 mg, 0.004 mmol) 의 용액을 DCE (280 μL) 중 노르보르넨 단량체 12 (15 mg, 0.064 mmol) 의 용액에 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 30 분간 교반하였다. 캡핑제 18 (13.5 μL) 을 니트에 첨가하고, 반응물을 18 시간 동안 실온에서 교반하였다. 혼합물을 농축하고, 소량의 CH2Cl2 에 용해하고, 짧은 패드의 실리카 겔을 통해 여과하여 촉매-유도된 불순물 및 초과의 캡핑제를 제거하였다. 용액을 감압하에 농축시키고 3,6-디술포 갈락토스 아민을 커플링할 때 정제없이 사용하였다.
중합체 21b 의 합성
Figure 112001033340918-pct00030
디이소프로필카르보디이미드 (DIC) (5 μL, 0.032 mmol) 를 중합체 20 (7.5 mg) DMF (320 μL) 의 용액에 첨가하였다. (2-아미노에틸)-3,6-O-디술포-β-갈락토피라노시드 (16.7 mg, 0.048 mmol) 을 H2O (48 μL) 중 1 M 용액으로서 첨가하고, Et3N (8.9 μL, 0.064 mmol) 을 첨가하였다. 반응물을 대략 40 시간 동안 실온에서 교반하고 H2O (대략 1 mL) 으로써 희석하였다. 수용액을 CHCl3 (3 ×2 mL) 으로써 추출하고 감압하에서 농축하였다. 잔류물을 MeOH (3 ×2 mL) 으로써 추출하여 네오글리코폴리머 21b 를 수득하였다.
플루오레신-라벨 네오글리코폴리머 22 의 합성
Figure 112001033340918-pct00031
중합체 21a 의 합성
디클로로메탄 (DCE) 및, 별개의 반응 용기내에, 3,6-디술포 갈락토스 단량체 13 (15 mg, 0.027 mmol), 도데실트리메틸 암모늄 브로마이드 (DTAB) (13.5 mg, 0.044 mmol) 및 2,2-비스(히드록시메틸)-2,2',2''-니트릴로트리에탄올 (비스-트리스)버퍼 (91 μL, 100 mL, pH 5.9) 의 나트륨 염의 용액을 4 개의 동결-펌프-해동 (FPT) 순환에 의해 탈산소화하였다. 탈산소화된 디클로로에탄 (45 μL) 을 질 소하에 루테늄 금속 카르벤 14 (15 mg, 0.0018 mmol) 을 함유하는 바이알에 첨가하고, 보라색 용액을 단량체 및 DTAB 의 완충 용액을 함유하는 반응 용기에 첨가하였다. 반응을 20 분간, 40-45 ℃ 까지 가열하고, 캡핑제 18 (10 μL) 을 니트에 첨가하고, 혼합물을 15 분간, 40-45 ℃ 까지 교반하였다. 반응물을 실온에서 냉각시키고 6 시간동안 교반하였다. 조 혼합물을 용액이 1 상이 되고 최종 부피가 대략 1 mL 가 될 때까지 H2O 및 MeOH 로써 희석하였다. 중합체를 양이온 교환 크로마토그래피 (SEPHADEX-SP C-25, Pharmacia, Piscataway, NJ ; 0.75 ×4.0 cm ; Na+, H2O 용출물) 로써 정제하여 농축하여 건조시키고, MeOH 중 잔류물의 현탁 및 원심분리 (3 ×) 하였다.
중합체 21a 의 탈보호
캡핑된 중합체 21a 를 H2O (95 μL) 에 용해시키고, 1 M NaOH (5 μL) 를 첨가하였다. 플라스크는 콜드 핑거를 갖추고 있고, 용액을 2 시간 동안 60 ℃ 에서 가열하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 용액을 최종 부피 1 mL 까지 H2O 로써 희석하고, 중화하였다 (AMBERLYST 15 강 산성, 미소분자 수지, Aldrich). 혼합물을 유리 섬유의 작은 플러그를 통해 여과하여 수지를 제거하고 농축시켜 건조하여, 탈보호된 중합체를 수득하였다.
Figure 112001033340918-pct00032
공액체 22 의 합성
탈보호된 중합체 (3.2 mg) 을 H2O (60 μL) 에 용해시켰다. EDCI (0.8 mg, 0.004 mmol) 및 N-히드록시술포숙신이미드 (술포 NHS, Pierce, Roickfor, IL) (0.9 mg, 0.004 mmol) 를 첨가하고, 혼합물을 5 분간 실온에서 배양하였다. 5-((5-아미노펜틸)티오우레이딜)플루오레신 (플루오레신 카다베린) (1.3 mg, 0.002 mmol) 을 첨가하고, 반응물을 24 시간 동안 암실에서 실온으로 교반하였다. 플루오레신-커플 중합체를 양이온 교환 크로마토그래피 (SEPHADEX-SP C-25, Pharmacia ; 0.75 ×4.0 cm ; Na+, H2O 용출물) 및 크기 배제 크로마토그래피 (SEPHADEX G-25, Pharmacia ; 0.75 ×22.0 cm ; H2O 용출물)로써 정제하여 플루오레신-커플된 중합체 22 (2.2 mg, 69 %) 를 수득하였다.
Figure 112001033340918-pct00033
산소-말단 중합체 27 의 합성 및 개질
DCE 및, 별개의 반응 용기내에, 비스-트리스 버퍼 (91 μL, 100 mL, pH 5.9) 중 3,6-디술포 갈락토스 단량체 23 (15 mg, 0.027 mmol) 및 (DTAB (13.5 mg, 0.044 mmol) 의 나트륨 염의 용액을 4 개의 동결-펌프-해동 순환에 의해 각 용액을 수행하여 탈산소화하였다. 탈산소화된 DCE (45 μL) 을 질소하에 루테늄 카르벤 14 (1.5 mg, 0.0018 mmol) 을 함유하는 바이알에 첨가하고, 보라색 용액을 단량체 및 DTAB 의 완충 용액을 함유하는 반응 용기에 첨가하였다. 반응을 2.5 시간 동안, 60 ℃ 까지 가열하고, 대기에 개방하고 12 시간 동안 교반하였다.
5-(((2-(카르보히드라지노)메틸)티오)아세틸)아미노플루오레신 26 (분자 시료, Eugene, OR, 2.5 mg, 0.0051 mmol) 을 첨가하고, 반응물을 48 시간 동안 암실에서 실온에서 교반하였다. 플루오레신-커플 중합체를 양이온 교환 크로마토그래피 (SEPHADEX-SP C-25, Pharmacia ; 0.75 ×4.0 cm ; Na+, H2O 용출물) 로써 정제하고, MeOH (3 ×) 로써 세척하여, 플루오레신-커플 중합체 17 을 수득 하였다 (8.6 mg, 57 %).
형광체 검경
Jurkat 세포를 37 ℃ 및, 10 % 송아지 혈청, 100 U/mL 페니실린, 100 ㎍/mL 스트렙토마이신, 2 mM L-글루타민, 및 1 mM 소듐 피루베이트를 가진 RPMI 중 5 % CO2 를 배양하였다. 세포 생존도는 0.4 % Trypan Blue 로 착색시킴으로써 측정 된 바와 같이 9 % 더 커졌다. 각 실험을 위해, 5 ×105 생 세포를 사용하였다. Jurkat 세포를 1 분간 750 ×g 에서 원심분리하고, 상청 배양 배지를 기울여 따르고 세포를 1 mL 의 콜드 PBS 에 재현탁하였다. 세포를 다시 원심분리 하고 100 μL 의 콜드 PBS 에 재현탁하였다. FITC-표시된 항-L-셀렉틴 항체 또는 플루오레신 표시된 중합체 22 또는 플루오레신 중합체 17 을 첨가하였다. 중합체의 최종 농축은 갈락토스 잔류물중 4 mM 였다. 세포를 30 분간 4 ℃ 에서 배양하고 2 mL 의 콜드 PBS 로써 2 회 세척하였다. 세포를 30 분간 4 ℃ 에서 1 mM 의 신선한 2 % HEPES 버퍼 파라포름알데히드에 고정하고 2 mL 의 콜드 PBS 로써 2 회 세척하였다. 세포를 원심분리하고 50 mL 의 콜드 PBS 로써 재현탁하였다. 세포 용액을 다음에 커버 슬립에 적용하고 5 mL 의 VectaShield 항-급냉제(quenching agent) 로써 깨끗한 유리 슬라이드상에 올려놓았다. 슬라이드를 4 ℃ 에서 하룻밤 동안 배양한다음 FITC-선택적 여과기 및 Princeton Instruments MicroMax 카메라가 외부 장착된 Zeiss Axioskop microscope (Zeiss, Germany) 상에 오일-함침 렌즈 (630 ×) 하에 관찰하였다. 이미지를 IPLab Spectrum software (Signal Analytic Corporation (Vienna, VA)) 을 이용하여 획득하였다. 제공된 이미지는 최소 4 독립적인 시험으로부터 수득된 결과를 나타낸다.
본원에 인용된 특허, 특허 문헌 및 공보의 완전한 개시는, 각각이 개별적으로 삽입된다면, 그의 전문이 참고된다. 본 발명의 범주 및 의도를 벗어남이 없 이 본 발명에 대한 다양한 개질 및 수정이 가능함은 당업자에게는 명백하다. 본 발명은 구현예 및 본원에 제시된 실시예에 의해 과도하게 제한되어서는 안되고 이러한 실시예 및 구현예는 단지 하기에 제시된 청구범위에 의해 제한되는 본 발명의 범주와 함께 단지 실시예에 의해 나타낸다.

Claims (93)

  1. 텔레켈릭 중합체의 제조 방법에 있어서,
    하나 이상의 루테늄 또는 오스뮴 카르벤 촉매의 존재 하에 개환 치환 중합( ROMP)를 통해 중합된 하나 이상의 중합성 기를 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하여 중합체를 형성시키는 단계; 및
    중합체를 캡핑제와 반응시키기에 유효한 조건 하에 중합체를 하나 이상의 캡핑제와 결합시키는 단계로서, 카르벤 촉매, 캡핑제 또는 양자 모두 관능화되어 말단 관능화 중합체를 형성시키는 단계;
    를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 관능화 캡핑제가 관능화 시약과 연속 반응하기 위해 잠재적 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 관능화 캡핑제가 하기 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법 :
    Figure 112001033340918-pct00034
    (식중, D 는 전자 공여기이고 R6 는 아지드, 니트로기, 디술피드, 히드라진, 히드라지드, 히드록실아민, 알데히드, 케톤, 에폭시드, 시아노기, 아세탈, 케탈, 카르바메이트, 티오시아네이트, 활성화 에스테르, 및 활성산으로부터 선택된 잠재 적 반응기를 포함하고, R7 및 R8 은 독립적으로 수소 또는 유기기이다).
  4. 제 1 항에 있어서, 관능화 캡핑제가 비반응 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 관능화 캡핑제가 하기 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법 :
    Figure 112001033340918-pct00035
    (식중, D 는 전자 공여기이고, R6 는 천연 생성물 또는 그의 유사체, 금속 킬레이터, 금속들, 형광 시료, 고체 지지체, 금속 표면으로부터 선택된 비반응 관능기를 포함하는 유기기이고, R7 은 수소 또는 유기기이다).
  6. 제 1 항에 있어서, 중합체가 모노텔레켈릭 중합체인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 루테늄 또는 오스뮴 카르벤 촉매가 관능화된 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 관능화 카르벤 촉매가 관능화 시약과 연속 반응하기 위해 잠재적 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 관능화 카르벤이 M=CR4R5 (식중, R4 은 잠재적 반응기를 포함하는 유기기이고, R5 는 H 또는 유기기이고, M 은 리간드 구에서 루테늄 또는 오스뮴이다) 으로 표현된 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, R4 은 아지드, 에폭시드, 시아노기, 아세탈, 케탈, 카르바메이트, 티오시아네이트, 활성화 에스테르, 활성산, 히드라진 및 히드라존의 군으로부터 선택된 잠재적 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 관능화 카르벤이 하기 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법 :
    Figure 112001033340918-pct00036
    (식중, M 은 Ru 또는 Os 이고, X 및 X' 는 각각 독립적으로 음이온성 리간드 이고, L 및 L' 은 독립적으로 중성 리간드이고, R4 는 아지드, 에폭시드, 시아노기, 아세탈, 케탈, 카르바메이트, 티오시아네이트, 활성화 에스테르, 활성산, 히드라진, 및 히드라존의 군으로부터 선택된 잠재적 반응기를 포함하는 유기기이다).
  12. 제 7 항에 있어서, 관능화 카르벤 촉매가 비반응 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 관능화 카르벤이 M=CR4R5 (식중, R4 은 비반응 관능기를 포함하는 유기기이고, R5 는 H 또는 유기기이고, M 은 리간드 구에서 루테늄 또는 오스뮴이다) 으로 표현된 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, R4 는 천연 생성물 또는 그의 유사체, 금속 킬레이터, 금속들, 형광 시료, 고체 지지체 및 금속 표면으로부터 선택된 비반응 관능기를 포함하는 유기기인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 관능화 카르벤이 하기 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법 :
    Figure 112001033340918-pct00037
    (식중, M 은 Ru 또는 Os 이고, X 및 X' 는 각각 독립적으로 음이온성 리간드 이고, L 및 L' 은 독립적으로 중성 리간드이고, R4 는 천연 생성물 또는 그의 유사체, 금속 킬레이터, 금속들, 형광 시료, 고체 지지체, 또는 금속 표면으로부터 선택된 비반응 관능기를 포함하는 유기기이다).
  16. 제 7 항에 있어서, 중합체가 모노텔레켈릭 중합체인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 중합체가 이텔레켈릭 중합체인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 관능화 캡핑제가 관능화 시약과 연속 반응하기 위해 잠재적 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 관능화 캡핑제가 비반응 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 관능화 카르벤 촉매가 관능화 시약과 연속 반응하기 위해 잠재적 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 관능화 카르벤이 M=CR4R5 (식중, R4 은 잠재적 반응기를 포함하는 유기기이고, R5 는 H 또는 유기기이고, M 은 리간드 구에서 루테늄 또는 오스뮴이다) 으로 표현된 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, R4 은 아지드, 에폭시드, 시아노기, 아세탈, 케탈, 카르바메이트, 티오시아네이트, 활성화 에스테르, 활성산, 히드라진 및 히드라존의 군으로부터 선택된 잠재적 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 1 항에 있어서, 관능화 캡핑제가 분할가능한 연결기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 캡핑제가 비반응 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 비반응 관능기가 고체 지지체인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 캡핑제가 하기 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법 :
    Figure 112001033340918-pct00038
    (D 는 전자 공여기이고 ; 캡핑제중 다른 R8 과 독립적인 R8 은 수소 또는 유기기이고, n 은 1 내지 약 20 의 범위의 정수이고, R9 는 수소 또는 유기기이고 ; W 는 전자 회수기이고 Z 는 전자 공여기이고 LK2 는 고체 지지체에 부착하기 위한 연결기이다).
  27. 제 26 항에 있어서, W 는 NO2 기이고, Z 는 OR 기 (이때 R 은 알킬 부분이다) 인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 1 항에 있어서, 관능화 금속 카르벤 촉매가 비반응 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 비반응 관능기가 고체 지지체인 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 관능화 금속 카르벤 촉매가 하기 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법 :
    Figure 112001033340918-pct00039
    (식중, M 은 Ru 또는 Os 이고, X 및 X' 는 각각 독립적으로 음이온성 리간드 이고, 서로 두자리 음이온 리간드를 형성할 수 있고, L 및 L' 은 독립적으로 중성 리간드이고, 서로 중성 두자리 리간드를 형성할 수 있고, R' 는 수소 또는 유기기이고 LK 는 유기기인 n 임의의 연결기이다).
  31. 하기 구조를 갖는 관능화 캡핑제 :
    Figure 112001033340918-pct00040
    (D 는 전자 공여기이고, R6 는 에틸렌 글리콜기 및 아지드, 니트로기, 디술피드, 히드라진, 히드라지드, 히드록실아민, 알데히드, 케톤, 에폭시드, 시아노기, 아세탈, 케탈, 카르바메이트, 티오시아네이트, 활성화 에스테르, 및 활성산으로부터 선택된 잠재적 반응기를 포함하는 유기기이고, R7 는 H 또는 유기기이다).
  32. 제 31 항에 있어서, 하기 구조를 갖는 캡핑제 :
    Figure 112001033340918-pct00041
    (D 는 전자 공여기이고, 캡핑제중 다른 R8 와 독립적인 R6 는 수소 또는 유기기이고 ; n 은 1 내지 약 20 의 범위의 정수이고 ; LK 는 고체 지지체에 부착하는 관능성을 갖는 유기기인 연결기이다).
  33. 제 32 항에 있어서, LK 는 식 -(M)m-LK1-(N)p-LK2 (식중, M 및 N 은 동일하거나 상이한 유기기이고 ; m 및 p 는 0 내지 약 20 의 범위인 정수이고 LK1 및 LK2 는 관능기이다) 를 갖는 것을 특징으로 하는 캡핑제.
  34. 제 33 항에 있어서, LK1 이 분할가능한 관능기인 것을 특징으로 하는 캡핑제.
  35. 하기 구조를 갖는 관능화 카르벤 :
    Figure 112001033340918-pct00042
    (식중, M 은 Ru 또는 Os 이고, X 및 X' 는 각각 독립적으로 음이온성 리간드 이고, 서로 음이온성 두자리 리간드를 형성할 수 있고, L 및 L' 은 독립적으로 중성 리간드이고, 서로 중성 두자리 리간드를 형성할 수 있고, R4 는 아지드, 에폭시드, 시아노기, 아세탈, 케탈, 카르바메이트, 티오시아네이트, 활성화 에스테르, 활성산, 히드라진 및 히드라존의 군으로부터 선택된 잠재적 반응기를 포함하는 유기기이다).
  36. 하기 구조를 갖는 고체-지지 관능화 카르벤 :
    Figure 112001033340918-pct00043
    (식중, M 은 Ru 또는 Os 이고, X 및 X' 는 각각 독립적으로 음이온성 리간드 이고, 서로 음이온성 두자리 리간드를 형성할 수 있고, L 및 L' 은 독립적으로 중성 리간드이고, 서로 중성 두자리 리간드를 형성할 수 있고, R' 는 수소 또는 유기기이고 LK 는 고체 지지체에 분할 가능한 연결기이다).
  37. 다가 어레이의 제조 방법에 있어서, 하기를 포함하는 방법 :
    금속 카르벤 촉매의 존재하에 하나 이상의 중합성기 및 하나 이상의 잠재적 반응기를 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하여 하나 이상의 잠재적 반응기를 포함하는 중합체 주형을 생성하고 ;
    유효한 조건하에 하나 이상의 반응기를 포함하는 하나 이상의 관능화 시약과 중합체 주형을 조합하여 관능화 시약의 반응기와 중합체 주형의 잠재적 반응기를 반응시켜 다가 어레이를 생성하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 단량체가 단지 하나의 중합성기인 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 단량체가 시클릭 모노-올레핀인 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 시클릭 모노-올레핀이 비시클릭 화합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 37 항에 있어서, 단량체가 관능화 시약의 반응기를 갖는 비반응 관능기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 37 항에 있어서, 단량체의 잠재적 반응기가 친핵성기를 포함하고 관능화 시약의 반응기가 친전자성 기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 37 항에 있어서, 단량체의 잠재적 반응기가 친전자성 기를 포함하고 관능화 시약의 반응기가 친핵성 기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 43 항에 있어서, 친핵성기가 아민, 아지드, 히드록실, 티올, 술폰, 아실 히드라지드, 니트로기, 포스파이트, 히드라진, 옥심, 이소시아네이트, 히드록삼산, 및 티오시아네이트의 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 43 항에 있어서, 친전자성 기가 아실 술폰아미드, 아실 아지드, 에폭시드, 무수물, 에스테르, 카르복실산, 할라이드, 브롬산 및 에스테르, 케톤, 알데히드, 인산 에스테르, 포스파이트, 아실 니트릴, 알켄, 및 알킨의 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 43 항에 있어서, 친전자성 기는 활성화 에스테르 기이고 친핵성기는 1 차 아민기인 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 37 항에 있어서, 단량체가 하기 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법 :
    Figure 112001033340918-pct00044
    (Y 는 CH2, O, S, 또는 N-R3 (식중, R3 은 H 또는 유기기이다) 이고, R 1 및 R2 은 각각 독립적으로 H 또는 유기기이고, 이는 이들이 고리를 형성할 수 있도록 연결될 수 있고, 단, 하나 이상의 R1 및 R2 은 잠재적 반응기이다).
  48. 제 47 항에 있어서, 단량체가 비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-엑소-2-카르복실산 N-히드록시숙신이미드 에스테르인 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 337항에 있어서, 금속 카르벤 촉매의 존재하에 둘 이상의 상이한 단량체를 연속적으로 중합하여 상이한 단량체의 블럭을 수정하는 것을 포함하는 중합체 주형을 생성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 단량체를 중합하는 방법.
  50. 제 49 항에 있어서, 각 상이한 단량체가 펜던트 관능기를 연속적으로 부착하기 위해 상이한 잠재적 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 50 항에 있어서, 하나 이상의 단량체가 추가의 관능화가 필요없는 비반응 펜던트 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 37 항에 있어서, 둘 이상의 상이한 단량체를 동시에 중합하는 것을 포함하는 하나 이상의 단량체를 중합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제 37 항에 있어서, 다가 어레이를 시약과 반응시켜 어레이중 중합체 주쇄 알켄 결합을 관능화하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제 37 항에 있어서, 중합체 주형의 잠재적 반응기와 반응하는 관능화 시약이 카르보히드레이트 또는 펩티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제 37 항에 있어서, 실온에서 유기 용매내에 단량체를 중합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제 37 항에 있어서, 관능화 시약과 조합하기에 앞서 중합체 주형을 캡핑제와 조합하여 중합체 주형의 말단과 반응시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제 56 항에 있어서, 캡핑제가 전자가 풍부한 알켄인 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제 57 항에 있어서, 전자가 풍부한 알켄이 탐색을 용이하게 하는 리포터기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 제 58 항에 있어서, 전자가 풍부한 알켄이 고체 지지체 또는 금속 표면에 연결할 수 있거나 연결하는 것을 특징으로 하는 방법.
  60. 제 37 항에 있어서, 중합체 주형을 화학양론 양 미만의 제 1 관능화 시약과 조합하는 것을 포함하는 하나 이상의 관능화 시약과 중합체 주형을 조합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제 60 항에 있어서, 중합체 주형을 화학양론 양 미만의 제 2 관능화 시약과 조합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 하기 구조를 갖는 중합체 주형 :
    Figure 112001033340918-pct00045
    (식중, "BB" 는 주쇄 반복 단위를 나타내고, 이는 시클릭 또는 아시클릭일 수 있고, 랜덤 또는 블럭 배열에서 동일하거나 또는 상이할 수 있고, R1 및 R2 는 각각 독립적으로 H 또는 유기기이고, 이는 이들이 고리를 형성하도록 연결될 수 있고, 단 하나 이상의 R1 및 R2 는 보호된 아민 또는 활성화 에스테르를 포함하고, R4, R5, R6 및 R7 은 H 또는 유기기이고, n 은 반복 단량체 단위의 분할가능한 수이 다).
  63. 제 62 항에 있어서, n 이 2 이상인 것을 특징으로 하는 중합체 주형.
  64. 제 62 항에 있어서, 하나 이상의 R4, R5, R6, 및 R7 은 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 주형.
  65. 하기 구조를 갖는 중합체 주형 :
    Figure 112001033340918-pct00046
    (식중, "BB" 는 주쇄 반복 단위를 나타내고, 이는 시클릭 또는 아시클릭일 수 있고, 랜덤 또는 블럭 배열에서 동일하거나 또는 상이할 수 있고, R1 및 R2 는 각각 독립적으로 H 또는 유기기이고, 이는 이들이 고리를 형성하도록 연결될 수 있고, 단 하나 이상의 R1 및 R2 는 보호된 아민 또는 활성화 에스테르를 포함하고, R4, R5, R6 및 R7 은 H 또는 유기기이고, Z 는 독립적으로 수소, 할라이드, 히드록실, 티올, 또는 아민이고, n 은 반복 단량체 단위의 분할가능한 수이다).
  66. 제 65 항에 있어서, 하나 이상의 R4, R5, R6, 및 R7 은 관능기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 주형.
  67. 제 65 항의 중합체 주형 및 펜던트 관능기를 중합체 주형에 부착하기 위해 관능화 시약을 이용하기 위한 지시 수단을 포함하는 키트.
  68. 제 67 항에 있어서, 하나 이상의 관능화 시약을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키트.
  69. 제 68 항에 있어서, 하나 이상의 캡핑제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키트.
  70. 제 69 항에 있어서, 캡핑제가 관능화된 것을 특징으로 하는 키트.
  71. 제 69 항에 있어서, 캡핑제가 전자가 풍부한 알켄인 것을 특징으로 하는 키트.
  72. 제 71 항에 있어서, 전자가 풍부한 알켄은 탐색을 용이하게 하는 리포터기를 포함하는 것을 특징으로 하는 키트.
  73. 제 67 항에 있어서, 하나 이상의 관능화 시약을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키트.
  74. 제 73 항에 있어서, 하나 이상의 캡핑제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 키트.
  75. 다가 어레이가, 각 단량체 반복 단위가 동일하거나 상이할 수 있는 복수의 단량체 단위를 포함하는 중합체이고, 상기 중합체에서 단량체의 한 부분이 관능기를 포함하고 라이브러리의 각 다가 어레이가 정의된 길이 및 정의된 관능화 기 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는, 복수의 다가 어레이를 포함하는 라이브러리.
  76. 제 75 항에 있어서, 다가 어레이의 중합체가 둘이상의 상이한 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  77. 제 76 항에 있어서, 상이한 단량체가 상이한 관능기를 담지하는 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  78. 제 75 항에 있어서, 동일한 관능기를 담지하는 단량체 사이의 거리가 획정된 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  79. 제 75 항에 있어서, 상이한 관능기를 담지하는 단량체 사이의 공간이 정의된 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  80. 제 75 항에 있어서, 라이브러리의 다가 어레이가 실질적으로 동일한 길이지만, 상이한 관능기 밀도를 가지도록 합성하는 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  81. 제 75 항에 있어서, 라이브러리의 다가 어레이가 실질적으로 상이한 길이를 가지지만, 실질적으로 동일한 관능기 밀도를 가지도록 합성하는 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  82. 제 75 항에 있어서, 라이브러리의 다가 어레이가 동일한 관능기를 담지하는 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  83. 제 75 항에 있어서, 라이브러리의 다가 어레이가 상이한 관능기를 담지하는 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  84. 제 75 항에 있어서, 관능기가 생물학적 활성 관능기인 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  85. 제 75 항에 있어서, 라이브러리의 다가 어레이가 고체에 연결되는 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  86. 제 75 항에 있어서, 다가 어레이가 모노텔레켈릭 중합체인 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  87. 제 75 항에 있어서, 다가 어레이가 이텔레켈릭 중합체인 것을 특징으로 하는 라이브러리.
  88. 각각의 다가 어레이가 제 1 항의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는, 복수의 다가 어레이를 포함하는 라이브러리.
  89. 각각의 다가 어레이가 제 37 항의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는, 복수의 다가 어레이를 포함하는 라이브러리.
  90. (a) 제1항의 방법에 의해 각각의 다가 어레이를 합성하는 단계; 및
    (b) 상기 다가 어레이를 결합하여 라이브러리를 생성시키는 단계;
    를 포함하는, 복수의 다가 어레이를 포함하는 라이브러리를 생성시키는 방법.
  91. 제36항에 있어서, LK는 알킬기와 다른 유기기인 고체-지지 관능화 카르벤.
  92. 제91항에 있어서, LK는 식 -(M)m-LK1-(N)p-LK2를 가지며, 여기서 M 및 N은 알킬기와 다른, 동일하거나 상이한 유기기이고, m 및 p는 0 내지 20 범위의 정수이며, LK1 및 LK2는 관능기로서 LK1은 잠재적 반응기이고 LK2는 고체에 연결시키는 관능성을 함유하는 고체-지지 관능화 카르벤.
  93. 제92항에 있어서, LK2는 티올, 및 활성화된 에스테르 또는 아민기이고, LK1은 -O-, -S-, -CO-, -COO-, CO-NR"-이며, 여기서 R"는 수소 또는 유기기인 고체-지지 관능화 카르벤.
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