(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の成分：
（ａ）構造：
0003623803.tif 000008
（式中、Ｘ及びＺは、Ｈ、電子供与基又は電子放出基であってよく、Ｒ、R'及びR"は、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルケニル、アリール、アルキニル、アルキルアリール、ハロゲン、アルコキシ、フェノキシ、CH2CF3又はCF3置換基の任意の組み合わせであってよく、或いは、結合して、炭素でない少なくとも１個の原子を含んでいてよいシクロアルキル又はシクロアルケニル環を形成し;Mは、Ｉ、II、III、IV、Ｖ、VI、VII又はVIIIの酸化状態を有する遷移金属であるか、或いは周期律表第６、７、８、９、10及び11族から選択され;Qは、化学量論基準で化合物の電荷と平衡する任意の対イオンである）を有する巨大環状テトラアミドリガンドである酸化的に安定な漂白活性化剤；及び
（ｂ）有効量の酸化体の源；
を含む漂白性組成物。
【請求項２】
以下の成分：
（ａ）構造：
0003623803.tif 000009
（式中、Ｘ及びＺは、Ｈ、電子供与基又は電子放出基であってよく、R'及びR"は、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルケニル、アリール、アルキニル、アルキルアリール、ハロゲン、アルコキシ又はフェノキシ置換基の任意の組み合わせであってよく、或いは、結合して、炭素でない少なくとも１個の原子を含んでいてよいシクロアルキル又はシクロアルケニル環を形成し;Mは、Ｉ、II、III、IV、Ｖ、VI、VII又はVIIIの酸化状態を有する遷移金属であるか、或いは周期律表第６、７、８、９、10及び11族から選択され;Qは、化学量論基準で化合物の電荷と平衡する任意の対イオンである）を有する巨大環状テトラアミドリガンドである酸化的に安定な漂白活性化剤；及び
（ｂ）有効量の酸化体の源；
を含む漂白性組成物。
【請求項３】
該酸化体がペルオキシ化合物である請求の範囲第１項又は第２項に記載の漂白性組成物。
【請求項４】
該ペルオキシ化合物が、過酸化水素、過酸化水素付加物、水溶液中で過酸化水素を生成することのできる化合物、有機ペルオキシド、ペルスルフェート、ペルホスフェート及びペルシリケートからなる群から選択される請求の範囲第３項に記載の漂白性組成物。
【請求項５】
Ｘ及びＺが、独立して、Ｈ、ハロゲン、SO3、OSO3、OSO3R'''（ここで、R'''はＨ、アルキル、アリール又はアルキルアリールである）、又はNO2からなる群から選択される請求の範囲第１項又は第２項に記載の漂白性組成物。
【請求項６】
R'及びR"が、Ｈ及びC1〜C6アルキルから選択される請求の範囲第１項又は第２項に記載の漂白性組成物。
【請求項７】
金属イオン封鎖剤及びセルロースベースの材料である漂白添加剤、例えばアニオン性、非イオン性、カチオン性、両性、双極性界面活性剤、及びこれらの混合物からなる群から選択される更なる添加剤を含む請求の範囲第１項又は第２項に記載の漂白性組成物。
【請求項８】
ＭがFe又はMnである請求の範囲第１項又は第２項に記載の漂白性組成物。
【請求項９】
R'及びR"が、C1〜C6アルキルから選択されるか、或いは、一緒になって、場合により炭素でない少なくとも一つの元素と共に、シクロアルキル又はシクロアルケニルを形成する請求の範囲第１項又は第２項に記載の漂白性組成物。
【請求項１０】
Ｘ及びＺがＨである請求の範囲第１項又は第２項に記載の漂白性組成物。
【請求項１１】
セルロースベースの材料を請求の範囲第１項又は第２項に記載の組成物と接触させることを特徴とする漂白方法。
【請求項１２】
酸化体がペルオキシ化合物である請求の範囲第11項に記載の方法。
【請求項１３】
ペルオキシ化合物が過酸化水素である請求の範囲第12項に記載の方法。
【請求項１４】
温度が雰囲気温度乃至約80℃の範囲内である請求の範囲第11項に記載の方法。
【請求項１５】
温度が雰囲気温度乃至約40℃の範囲内である請求の範囲第11項に記載の方法。
【請求項１６】
pHが７〜11の範囲内である請求の範囲第11項に記載の方法。
【請求項１７】
セルロースベースの材料が木材パルプである請求の範囲第11項に記載の方法。
【請求項１８】
溶液中で、リグニンを請求の範囲第１項又は第２項に記載の組成物と接触させることを特徴とするリグニンを酸化する方法。
【請求項１９】
リグニンを請求の範囲第１項又は第２項に記載の組成物と接触させることを特徴とするリグニンを漂白する方法。
【発明の詳細な説明】
本出願は、National Science Foundation、グラントCHE9319505及びNational Institute of Health、グラントGM−44867の援助を受けたものである。
発明の背景
発明の分野
本発明は、漂白触媒としての巨大環状金属配位子錯体、及び特に、酸化漂白反応を促進させるための触媒としての巨大環状テトラアミド配位子（macrocyclic tetraamide ligands）の遷移金属錯体の使用に関する。
発明の背景の詳細な説明
合衆国及びカナダは、紙及び厚紙の生産に使用するウッドパルプの世界でも有数の産出国である。1983年には、合衆国は、全世界の39％、4100万トン以上を産出した。世界規模での生産は、以後、劇的に増加してきた。機械的又は化学的に木材から生産されるパルプは、１）セルロース、式−（C6H10O5）−のｄ−グルコースの線状ポリマー;2）リグニン、以下の一般的な組成:C9H8.83Ｏ2.37（OCH3）0.96を有するアモルファスの非均一三次元分子；及び３）エキス、製紙工程でパルプの使用前に一般的に抽出されるウッドパルプの成分を含有する。一般的に、W.G.Glasser及びS.Sarkanen編、“LIGNIN PROPERTIES AND MATERIALS,",American Chemical Society Symposium,シリーズ397を参照されたい。
紙の望ましい品質としては、強度、白さ及び明るさが挙げられる。紙の強度は、その製造時に使用するパルプの粘度に比例し、順に、パルプ化操作後のセルロースの状態に比例する。上述のモレキュラーセルロースは、自然に長い繊維を形成するｄ−グルコースの長鎖である。個々のセルロース繊維が長ければ長いほど、パルプの粘度は高くなり、次いで紙の強度も高くなる。従って、加工時には、セルロースポリマーを小さな単位に切断することを防止するのが最も望ましい。
白さは、観察者に対する紙の外観をベースとしており、従ってその尺度も主観的である。明るさは、475nmにおける反射光の尺度である。反射した光が吸収した光より強ければ、紙はより明るくなる。
明るさは、漂白により得られる。パルプ漂白は、明るさを増加させるため薬剤でセルロース繊維を処理することとして定義される。漂白薬剤は、パルプ中のリグニンを除去及び脱色することにより明るさを増加させる。リグニンは、木材の種類により、黄色味がかった色〜濃い茶色まで呈する。
最も一般的な漂白薬剤は、酸化体塩素、次亜塩素酸塩及び二酸化塩素である。NaOHと組み合わせた酸素ガスも使用し得るが、高価な装置が必要であり、且つ大量に使用しなければならない。酸素は、パルプ強度を低下させ、セルロースポリマーにフリーラジカルによる損傷を与える。
塩素及び次亜塩素酸塩は、不適当に使用すると強度を損失させてしまい得るが、一般的に、有効で且つ酸化体を使用するのが容易である。二酸化塩素は、パルプの劣化なく、高レベルの明るさを達成する。しかしながら、塩素ベースの酸化体は全て、環境及び健康に有害な流出水として塩素化副生成物を生成する。さらに、塩素は、例えば、可燃性物質と激しく反応し得る。H2S、CO及びSO2と反応して毒性且つ腐食性ガスを形成し、液状では、火傷させ、火脹れさせ、組織を破壊する。気体状では、目、鼻腔管及び呼吸組織を激しく刺激する。高用量では、致命的でさえある。
二酸化塩素漂白剤は、毒性且つ腐食性のCl2に分解する。
環境への危険性にもかかわらず、塩素ベースの漂白剤は、合衆国でのパルプ漂白用に最も広く使用されている。市販のパルプ及び紙漂白装置は、実際には、幾つかの方法を組み合わせて使用している。広く使用されている一つの漂白シークエンスは、塩素化から始まり、次いでNaOHとの抽出、二酸化塩素との処理、さらにNaOH抽出次いでもう一回二酸化塩素での処理となる。このシークエンスの変形では、第１回のNaOH抽出と二酸化塩素との第１回の処理との間に次亜塩素酸塩酸化段階を加える。別のシークエンスでは、第２のNaOH抽出と第２の二酸化塩素処理を省略する。
漂白用の塩素ベースの酸化体とは別の例としては、過酸化水素がある。H2O2は、リグニンを漂白且つ増白させ、パルプを高い収率で生産する。H2O2は使用が容易で高価な装置を必要としない。使用時には、H2O2は、ペルヒドロキシルイオン、OOH-を生成し、これがリグニンを脱色するがセルロースには攻撃しない。しかしながら、H2O2が分解すると、酸素のフリーラジカル、・O2-及びヒドロキシド、・OHを生成し、これらがリグニンを破砕し、セルロースを劣化させる。過酸化水素自体は、皮膚及び粘膜を火傷させ得る強力な酸化剤であるが、低濃度（＜８％）ではひどく有害ではなく、環境にも凄まじい毒性をもたらさない。パルプ及び紙漂白用の酸化体としてH2O2を使用する主な欠点は、活性が非常に低く（slow）且つ使用するのに高価であるという点である。H2O2は環境的に優しい特徴であるため明らかに好ましいが、使用に関し漂白速度が遅く且つ高コストということで、その商業的な魅力を減少させている。商業的に使用する際には、塩素化及び／または二酸化塩素漂白又は流出水を漂白するための補助剤として用いる。
特定の遷移金属キレートは、これとは関連しない目的で研究されてきた。例えば、高い酸化状態の遷移金属錯体は、蛋白質マトリックスの影響下、多くの生物学的反応で酸化体として機能することが知られており、近年、その作用のメカニズムと特定のモノオキシゲナーゼ触媒の反応性を理解するため広く注目されてきた。
例示的なプログラムは、Collins,T.J.,“Designing Ligands for Oxidizing Complexes,"Accounts of Chemical Research,279,Vol.27,No.9（1994）に記載されている。この論文は、高い酸化金属中心と配位結合したときに、酸化劣化に耐性の配位子を得るためデザイン由来のアプローチを展開している。幾つかのジアミド−Ｎ−ジフェノキシド及びジアミド−Ｎ−アルコキシド非環式キレート化合物及び巨大環状テトラアミド−Ｎ−キレート化合物がCollinsのAccounts of Chemical Researchの論文に記載されている。
巨大環状テトラアミド配位子へのアジドベースの合成経路は、Uffelman,E.S.,Ph.D.Thesis,California Institute of Tehchnology,（1992）に記載されている。さらに、アジドベース経路を介するアリル橋かけテトラアミド配位子の合成は、出発物質として芳香族ジアミンを使用することにより、進行させることができる。
しかしながら、従来技術では、特定の巨大環状テトラアミド配位子は、ペルオキシ化合物に対して新規且つ並外れて効果的な漂白活性剤を提供することは理解していなかった。さらに、これらの型の化合物がパルプ及び紙の漂白分野で非常に都合がよいことも、教示も、開示も又は示唆もされていなかった。
発明の概要
本発明は、
（ａ）構造：
0003623803.tif 000002
（式中、Y1、Y3及びY4は、各々、置換用に節（node）を含有する０、１、２または３個の炭素を有する橋かけ基を表し、Y2は、置換用に節を含有する少なくとも１個の炭素を有する橋かけ基であり、各節は、Ｃ（Ｒ）、Ｃ（R1）（R2）またはＣ（Ｒ）２単位を含有し、各Ｒ置換基は、同一又は残りのＲ置換基とは異なり、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、シクロアルケニル（IUPAC命名法においては、それぞれシクロアルキレン及びシクロアルケニレン環としても知られている）、アルケニル、アリール、アルキニル、アルキルアリール、ハロゲン、アルコキシ若しくはフェノキシ、CH2CF3、CF3及びその組み合わせからなる群から選択されるか、または環中の２個の炭素原子がＹ単位中で節を形成する置換又は非置換ベンゼン環を形成するか、または同一の炭素原子と結合した対のＲ置換基と共に炭素以外の原子を含有し得るシクロアルキル環（IUPAC命名法においては、シクロアルキレン環としても知られている）、例えば、シクロペンチル若しくはシクロヘキシル環を形成し;Mは、Ｉ、II、III、IV、Ｖ、VI、VII若しくはVIIIの酸化状態を有する遷移金属であるか、または元素周期律表の６、７、８、９、10及び11族から選択され;Qは、化学量論量をベースとする化合物の電荷を釣り合わせる任意の対イオンであり；
Ｌは、任意の不安定配位子である）を有する酸化安定性の漂白活性剤；及び
（ｂ）有効量の酸化体源
を含む漂白組成物を含む。
パルプ及び紙漂白の当業界で公知の金属イオン封鎖剤、安定剤並びに他の標準的なパルプ及び紙漂白助剤を添加し得る。
好ましい漂白活性剤は、巨大環状テトラアミド化合物である。中でも、配位子の環状構造内に直接融合した置換芳香族置換基を有するものが、特に好ましい。
例えば、好ましい化合物は、構造：
0003623803.tif 000003
（式中、Ｘ及びＺは、Ｈ、電子供与基又は電子吸引基であり得、R'及びR"は、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルケニル、アリール、アルキニル、アルキルアリール、ハロゲン、アルコキシ若しくはフェノキシ置換基の任意の組み合わせであるか、又は結合して、炭素ではない少なくとも１個の原子を含有し得るシクロアルキル若しくはシクロアルケニル環を形成し；
ＭはＩ、II、III、IV、Ｖ、VI、VII若しくはVIIIの酸化状態を有する遷移金属または、元素周期律表の６、７、８、９、10及び11族から選択され；
Ｑは、化学量論量の化合物の電荷を釣り合わせる任意の対イオンである）を有する。
明るく、強度のある紙製品を提供するためのパルプ及び紙工業での迅速な成長並びに化学漂白工程における高い信頼性は、環境における塩素化副生成物の放出を必然的に増加させてきた。工業界は、漂白用の塩素ベースの酸化体に代わるより安全な代替品を必要としている。従って、環境への毒性物質の放出を顕著に減少させるパルプの漂白方法に対する需要がある。さらに、使用しやすく、且つ明るく強い紙を製造する、環境的に非毒性方法に対する需要がある。
本発明の触媒活性剤は、これらの課題を取り扱うのに特に好適であることが知見された。本活性剤は、過酸化水素の添加時にアルカリリグニン漂白速度を迅速に増加させる。さらに、本発明の活性剤は、非常に安定であることが知見された。
緩衝溶液中で触媒安定性が長い、新規漂白活性剤に対する需要がある。
さらに、酸化体化合物に対して不足当量で使用し得る、新規漂白活性剤に対する需要がある。
本発明は、通常、流れ又はバッチ形式で、パルプ、紙及び他のセルロースベースの材料を、酸化体、好ましくはペルオキシ化合物、より好ましくは過酸化水素及び／またはその解離生成物、及び触媒若しくは不足当量の上記組成物の漂白活性剤と接触させる段階を含む、パルプ、紙及び他のセルロースベースの材料の漂白方法を提供する。本方法は、さらに、好ましくは、ペルオキシ化合物を不必要に分解させ得る痕跡量の金属への暴露から遮蔽するための金属イオン封鎖剤の添加を含む。
本方法は、種々の温度で、しかし好ましくは周囲温度〜80℃の範囲、及びより好ましくは周囲温度〜40℃の範囲内で実施し得る。しかしながら、温度は重要ではない。広範囲の温度が好適である。
好ましいpH範囲は、７〜11であり、好ましくは９〜11である。
本発明の活性剤は、通常、溶液中の酸化反応の優れた活性剤であることが他の用途、特に、強いＯ−原子遷移酸化体、例えば、過酸化水素、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、クミルヒドロペルオキシド、次亜塩素酸塩及び過酸を活性化させるための活性剤として明らかにされているが、本発明の方法における好ましい使用とは、パルプ及び紙の漂白におけるペルオキシ化合物の活性剤として、及び好ましくは、過酸化水素の活性剤としての使用である。本発明の組成物は、過酸化水素の酸化性能を増強させ、これにより、この環境的に優しい酸化体の工業的有用性が増強する。
環境に対する優れた点は誇張されているわけではない。百万トンもの環境的に望ましくない、非常に高度に毒性の、突然変異誘発性又は発ガン性副生成物は、もはや生成する必要はない。置き換えなくても、本発明の方法は、塩素ベースの漂白酸化体の使用及びその使用により生成する毒性副生成物を顕著に減少させ得る。
【図面の簡単な説明】
図１は、過酸化水素単独を使用する対照と比較した、リグニンサンプルに過酸化水素を添加した際の本発明の好ましい化合物の持続した活性安定性を示すグラフである。
図２は、アルカリ性リグニンのUV/可視吸収スペクトルを示す。
図３は、アジド経路を介する本発明の巨大環状テトラアミド配位子を製造する合成経路を描いたものである。
図４は、出発物質として芳香族ジアミンを使用するアジド経路を介する本発明の巨大環状テトラアミド配位子を製造するための合成経路を描いたものである。
図５は、対照と本発明の好ましい態様の持続した触媒安定性を比較するグラフである。
好ましい態様の詳細な説明
本発明は、
（ａ）構造：
0003623803.tif 000004
（式中、Y1、Y3及びY4は、各々、置換用に節（node）を含有する０、１、２または３個の炭素を有する橋かけ基を表し、Y2は、置換用に節を含有する少なくとも１個の炭素を有する橋かけ基であり、各節は、Ｃ（Ｒ）、Ｃ（R1）（R2）またはＣ（Ｒ）２単位を含有し、各Ｒ置換基は、同一又は残りのＲ置換基とは異なり、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルケニル、アリール、アルキニル、アルキルアリール、ハロゲン、アルコキシ若しくはフェノキシ、CH2CF3、CF3及びその組み合わせからなる群から選択されるか、または環中の２個の炭素原子がＹ単位中で節を形成する置換又は非置換ベンゼン環を形成するか、または同一の炭素原子と結合した対のＲ置換基と共に炭素以外の原子を含有し得るシクロアルキル環、例えば、シクロペンチル若しくはシクロヘキシル環を形成し；
ＭはＩ、II、III、IV、Ｖ、VI、VII若しくはVIIIの酸化状態を有する遷移金属であるか、または元素周期律表の６、７、８、９、10及び11族から選択され；
Ｑは、化学量論量をベースとする化合物の電荷を釣り合わせる任意の対イオンであり；
Ｌは、場合により存在し、任意の不安定配位子である）を有する酸化安定性の漂白活性剤；及び
（ｂ）有効量の酸化体源
を含む漂白組成物を含む。
中でも、好ましい本発明の巨大環状テトラアミド配位子は、漂白活性剤の性能特性の別の群においても驚くほど有効であることが証明された。
これら配位子は、図３又は４に示されている方法に従って製造され、本明細書中、参照として含まれる、Collinsらの国際特許出願WO98/03263"LONG−LIVED−HOMOGENOUS OXDATION CATALYSTS"に詳細が記載されている配位子の好ましい態様も包含する。
1.巨大環状テトラアミド配位子
本発明の化合物は、構造：
0003623803.tif 000005
式中、Y1、Y3及びY4は、各々、置換用に節（node）を含有する０、１、２または３個の炭素を有する橋かけ基を表し、Y2は、置換用に節を含有する少なくとも１個の炭素を有する橋かけ基であり、各節は、Ｃ（Ｒ）、Ｃ（R1）（R2）またはＣ（Ｒ）２単位を含有し、各Ｒ置換基は、同一又は残りのＲ置換基とは異なり、Ｈ、アルキル、シクロアルキル、シクロアルケニル、、アルケニル、アリール、アルキニル、アルキルアリール、ハロゲン、アルコキシ若しくはフェノキシ、CH2CF3、CF3及びその組み合わせからなる群から選択されるか、または環中の２個の炭素原子がＹ単位中で節を形成する置換又は非置換ベンゼン環を形成するか、または同一の炭素原子と結合した対のＲ置換基と共に炭素以外の原子を含有し得るシクロアルキル環又はシクロアルケニル環、例えば、シクロペンチル若しくはシクロヘキシル環を形成し；
Ｍは、Ｉ、II、III、IV、Ｖ、VI、VII若しくはVIIIの酸化状態を有する遷移金属であるか、または元素周期律表の６、７、８、９、10及び11族から選択され；
Ｑは、化学量論量をベースとする化合物の電荷を釣り合わせる任意の対イオンであり；
Ｌは、任意の不安定配位子である）を有する。
本発明のこれらの化合物の特に好ましい態様は、巨大環状テトラアミド化合物の構造：
0003623803.tif 000006
（式中、Ｘ及びＺは、Ｈ、電子供与基又は電子吸引基であり得、R'及びR"は、Ｈ、アルキル（例えばC1〜C6アルキル）、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルケニル、アリール、アルキニル、アルキルアリール、ハロゲン、アルコキシ若しくはフェノキシ置換基の任意の組み合わせであるか、又は結合して、炭素ではない少なくとも１個の原子を含有し得るシクロアルキル若しくはシクロアルケニル環を形成し；
Ｍは、Ｉ、II、III、IV、Ｖ、VI、VII若しくはVIIIの酸化状態を有する遷移金属または、元素周期律表の６、７、８、９、10及び11族から選択され；
Ｑは、化学量論量の化合物の電荷を釣り合わせる任意の対イオンである）を有する。
Ｘ及びＺ基は、Ｈ又は電子供与基若しくは電子吸引基のいずれかであり得る。電子吸引基の例としては、ハロゲン類、例えば、Br、Ｉ及び最も好ましくはCl-が挙げられる。さらに、SO-3、OSO-3、OSO3R（式中、Ｒは限定されないが、Ｈ、アルキル、アリール、アルキルアリールである）及びNO-2が好適な基である。電子供与基の例としては、アルコキシ（これらに限定されないが、メトキシ、エトキシ、プロポキシ及びブトキシ）、アルキル（これらに限定されないが、メチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル及びｔ−ブチル）及び水素が挙げられる。これらの基は、金属配位子錯体の電子密度を変化させ、その反応性に強い影響を与える。
R'及びR"は、本発明の巨大環状テトラアミド配位子の持続した触媒活性に強い影響を与えるようである。各基は独立して、Ｈ、アルキル、アルケニル、アリール、アルキニル、ハロゲン、アルコキシ又はフェノキシ置換基から選択され得、短鎖アルキルが好ましいようである。特に好ましいものは、R'及びR"が同一であり、エチル及びメチルから選択されるもの、又はR'及びR"が一緒にシクロアルキル又はシクロアルケニル環、特にシクロペンチル若しくはシクロヘキシル環を形成するようなものである。シクロアルキル環としては、炭素以外の少なくとも１種の他の原子、これらに限定されないが、例えば、Ｎ、ＯまたはＳを含み得る。最も好ましく且つ最も確固たる態様は、R'及びR"が同一であり、メチル、CF3、水素、ハロゲン及びいずれもが結合する炭素原子と一緒になって形成した五員環からなる群を選択される。これらの後者の基は、いずれも非反応性であり、環状炭素を備えた、強い結合を形成するか、構造的に妨げられているか、及び／または分子内酸化劣化を制限するように配座的に妨げられている。
金属Ｍは、Ｉ、II、III、IV、Ｖ、VI、VII若しくはVIIIの酸化状態を有する遷移金属または、元素周期律表の６（Cr、Mo、Ｗ）、７（Mn、Tc、Re）、８（Fe、Ru、Os）、９（Co、Rh、Ir）、10（Ni、Pd、Pt）及び11（Cu、Ag、Au）族から選択される。Sc、Ti、Ｖ、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn（12群）、Mo及びＷから選択されるのが好ましい。
Ｑは、化学量論量の化合物の電荷を釣り合わせる任意の対イオンである。負及び正の対イオンを使用し得る。通常正に帯電した対イオンは、これらに限定されないが、アルカリ金属対イオン（例えば、Ｋ、Li、Na）、Na＊４及びPR＊４（式中、各Ｒ＊は、独立して、Ｈ、アルキル、アリール、アルキルアリール、アルケニル又は、一緒に融合して、炭素以外の少なくとも１個の原子を含有し得るシクロアルキル若しくはシクロアルケニル若しくはアリール環を形成し得るもの）から選択されるのが好ましい。一般的に負に帯電した対イオンが、BF4-1及びPF6-1から選択されるのが好ましいが、これらに限定されない。
Liは、Ｍに結合し得る任意の不安定配位子である。これらの例としては、これらに限定されないが、好ましくはH2O、Cl及びＣ＝Ｎが挙げられる。
本明細書中、これらの化合物の錯体の性質により、命名されないが、簡便のため、本明細書中に存在する置換基によって参照することとする。例えば、上記構造は、5,6（4,5−ジ−Ｘ−ベンゾ）−3,8,11,13−テトラオキソ−2,2,9,9−テトラメチル−12,12−ジエチル−1,4,7,10−テトラアザシクロトリデカン（または、テトラメチルジエチルジ−Ｘ−ベンゼン（TMDE−DXB、式中、Ｘ＝Cl、Ｈ、Me、OMe））と表記され得る。従って、簡便のため、上記構造中、配位子のアミン員上に各々２個のメチル基があるもの、及びR'及びR"として作用する２個のエチル基がある化合物は、TMDEと称する。R'及びR"がメチル基である場合、化合物は、TMDMと称する。Ｘ及びＺ基が両方ともクロロである場合、化合物はDCBと称する。配位子の好ましい遷移金属は鉄であるので、その場合の化合物は、Fe−DCBと称する。
慣用の過酸化水素漂白方法は、pH11〜９、30〜80℃の温度、最も頻繁には50〜70℃の範囲で実施する。Charles,J.E.ら.,1980 TAPPI Pulping Conference Proceddings,TAPPI Press（1980）参照。本発明の活性剤を使用すると、反応温度は周囲温度まで下げることができる。本触媒活性剤はより高い慣用の反応温度で使用することができ、35〜40℃でもよく作用する。約10℃毎に、反応速度は約２の因子で変化することは公知である。従って、反応速度は、より高い温度ではより高くなる。しかしながら、パルプを本発明の活性剤で漂白すると、上記で可能であったものよりも顕著に良いH2O2酸化速度が上記で可能な温度よりも低い温度で得ることができ、従って、エネルギーコストを節約し、且つプラント処理量速度を増加させることができる。好ましい温度範囲は、周囲温度〜80℃であり、好まししくは、周囲温度〜70℃であり、及び最も好ましくは周囲温度〜40℃である。本発明の漂白系は、周囲温度より低い温度（sub−ambient temperatures）でさえも有効に作用する。触媒活性剤が機能する広範な温度範囲により、本発明の方法は、温度を低下させるという好都合な変化の他に、慣用の生産ラインの過酸化物漂白部分に関して特別な温度調節をする必要なく、他のパルプ及び紙漂白工程と組み合わせて現行の施設で使用することができる。
本発明の活性剤を使用すると、酸化反応のpHをも低下させることができる。漂白実験は、pH7でH2O2で実施し、本発明の漂白活性剤は、慣用のH2O2の漂白速度よりも改良されたものと考えられ得る速度であるが、活性剤に関しては可能な最速ではない速度でリグニンを漂白した。pH10を使用するとさらに迅速且つ満足し得る速度が得られた。従って、慣用のpH範囲11〜９は、本発明の触媒活性剤を添加することにより変動させる必要はないが、高いpHで発生することが知られているH2O2の分解を避けるために必要により変動させることができる。分解は、ペルオキシ化合物を伴う漂白溶液中、痕跡量の金属の存在にも起因し得る。金属イオン封鎖剤及び他の公知の安定剤を使用して、痕跡量の金属の存在による分解の見込みを減少させることができる。以下の実験では、金属イオン封鎖剤は、本発明の触媒活性剤と共に使用し得ることが示されている。
さらに、本発明の方法による漂白は、漂白後の残存リグニン量を示すのにパルプ及び紙工業界で使用される尺度である、非常に好ましいカッパ数を生成すると考えられている。できるだけ低くすべき、カッパ数は、（１）100％リグニン除去に必要な全酸化当量と（２）得られた実際の酸化と全酸化当量との違いとの違いの割合である。パルプ及び紙工業界で公知の方法により過マンガン酸カリウムで試験することにより得られる。
本発明の巨大環状テトラアミド配位子は、本質的な触媒、又は触媒活性剤であるため、漂白組成物に添加するその量は、通常、化学量論量以下である。しかしながら、これらに限定されないが、本発明の組成物に、好ましくは約0.0001〜約999,999ppm、より好ましくは0.001〜100,000ppm添加する。
以下の実験セクションでは、好ましい巨大環状テトラアミド化合物の選択した合成例を記載する。さらに、リグニン漂白性能及びこれらの本発明の巨大環状配位子の持続した触媒活性を示す試験を実施した。
2.オキシダント（酸化体）化合物
Ｏ遷移原子などの酸化体化合物、好ましくはペルオキシ（paroxy）化合物は、−Ｏ−Ｏ−ペルオキシド結合を含有する有機又は無機化合物であり得る。例示的な化合物としては、過酸化水素、過酸化水素付加物、水溶液中で過酸化水素を生成し得る化合物、有機ペルオキシド、過硫酸塩、過リン酸塩及び過珪酸塩が挙げられる。過酸化水素付加物としては、アルカリ金属（例えば、ナトリウム、リチウム、カリウム）炭酸塩ペルオキシハイドレート及びウレアペルオキシドが挙げられる。水溶液中で過酸化水素を生成し得る化合物としては、アルカリ金属（ナトリウム、カリウム、リチウム）過硼酸塩（一及び四水和物）が挙げられる。過硼酸塩は、Akzo N.V.,及びFMCコーポレーションよりそのような源から市販で入手可能である。あるいは、アルコールオキシダーゼ酵素及びその好適なアルコール基質を過酸化水素源として使用し得る。有機ペルオキシドとしては、これらに限定されないが、ベンゾイル及びクメンハイドロペルオキシドが挙げられる。過硫酸塩としては、ペルオキシモノ硫酸カリウム（Oxone（登録商標）として市販、E.I.duPont de Nemours製）及びカロ酸（Caro's acid）が挙げられる。
ペルオキシ化合物の有効量は、少なくとも0.001ppmの活性酸素（A.O.）を生成するのに十分な量である。これらに限定されないが、約0.001〜約1,000ppm A.O.を生成するのが好ましい。織物の漂白に関しては、約0.01〜約50ppm A.O.が好ましい。A.O.測定の記載及び説明は、本明細書中、参照として含まれる、Sheldon N.Lewis,"Peracid and Peroxide Oxidations,":Oxidation,1969,pp213−258に知見される。
3.添加物
本発明の巨大環状テトラアミド配位子は、所望により、添加物または、ビルダー及びアニオン性、非イオン性、カチオン性、両性イオン性、双性イオン性界面活性剤及びこれらの混合物からなる群から選択される界面活性剤を含む塩基と混合し得る。他の添加物も配合し得る。これらの化合物は、固い表面または他の表面漂白の実施に関しては、液体ベース中に配合することもできる。これらの化合物は、パルプ及びテキスタイル漂白工程で有用であり得る。これらの化合物及び本明細書中での使用が好適な添加物の各々について、以下に記載する。
a.ビルダー
ビルダーは、典型的にアルカリ性ビルダー、即ち、水溶液中で、pH7〜14、好ましくは９〜12を達成するようなものである。無機ビルダーの例としては、アルカリ金属及びアンモニウム炭酸塩（セスキ炭酸塩及び重炭酸塩を含む）、リン酸塩（オルトリン酸塩、トリポリリン酸塩及びテトラピロリン酸塩を含む）、アルミノ珪酸塩（天然及び合成ゼオライト両方）、及びこれらの混合物が挙げられる。炭酸塩は、その高いアルカリ性及び硬水中に存在し得る硬質イオン（hardness ion）の除去に有効であること、並びに低コストである点で、本発明における使用に特に望ましい。炭酸塩は、主なビルダーである。珪酸塩（Na2O:SiO2、率4:1〜1:1、最も好ましくは約3:1〜1:1）も使用し得る。珪酸塩は、水における溶解性及びガラス状マトリックスを形成し得る能力のため、バインダーとしても好都合に使用し得る。
有機ビルダーも使用に好適であり、アルカリ金属及びアンモニウムスルホ琥珀酸塩、ポリアクリレート、ポリマレエート、アクリル酸とマレイン酸または無水マレイン酸とのコポリマー、クエン酸塩及びその混合物からなる群から選択される。
充填剤／希釈剤
漂白剤組成物用の充填剤は、正しい量または、清浄活性用量を使用毎に輸送するのを確実にするために使用される。NaCl、NaCl、Na2SO4及びほう砂等の塩が好ましい。有機希釈剤、例えば、糖が可能である。液体で実施する場合には、溶媒（例えば、これらに限定されないが、アルカノール類、グリコール類、グリコールエーテル類、炭化水素、ケトン類及びカルボン酸類）、液体界面活性剤及び水を希釈剤として使用し得る。
c.界面活性剤
界面活性剤は、一般的に特定の標的とする汚れを除去するために漂白剤に添加する（例えば、油性基質には非−イオン性界面活性剤を、及び粒状基質にはアニオン性界面活性剤）。しかしながら、一般的に、酸化体漂白組成物は、界面活性剤を殆ど含まないか、全く含まない。
特に有効な界面活性剤は、アニオン性界面活性剤のようである。そのようなアニオン界面活性剤の例としては、C6−C20脂肪酸及びロジン酸、直鎖及び分岐アルキルベンゼンスルホン酸、アルキル硫酸、アルキルエーテル硫酸、アルカンスルホン酸、オレフィンスルホン酸、ヒドロキシルアルカンスルホン酸、脂肪酸モノグリセリド硫酸、アルキルグリセリルエーテル硫酸、アシルアルコシン酸及びＮ−メチルタウライド（Ｎ−methyltaurides）のアンモニウム、置換アンモニウム（例えば、モノ−、ジ−及びトリ−エタノールアンモニウム）、アルカリ金属及びアルカリ土類金属塩を含み得る。アルキルアリールスルホン化界面活性剤、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩などが好ましい。
他の使用に好ましい界面活性剤としては、銘柄名NEODOLでShell Chemical Companyより市販されているような線状エトキシル化アルコールが挙げられる。他の好適な非−イオン性界面活性剤としては、平均長さが６〜16個の炭素原子を有し、平均してアルコール１モル当たり約２〜20モルのエチレンオキシドを有する線状エトキシル化アルコール類；約６〜16個の炭素原子の平均長さを有し、平均してアルコール１モル当たり０〜10モルのエチレンオキシド及び約１〜10モルのプロピレンオキシドを有する線状及び分岐、１級及び２級のエトキシル化、プロポキシル化アルコール類；平均して８〜16個の炭素原子の鎖長を有し、アルコール１モル当たり1.5〜30モルのエチレンオキシドを有する線状及び分岐アルキルフェノキシ（ポリエトキシ）アルコール類（そうでなければ、エトキシル化アルキルフェノールとして知られる）及びその混合物が挙げられる。
さらに好適な非−イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンカルボン酸エステル、脂肪酸グリセロールエステル、脂肪酸及びエトキシル化脂肪酸アルカノールアミド、プロピレンオキシド及びエチレンオキシドの特定のブロックコポリマー、及びプロピレンオキシド及びエチレンオキシドとプロポキシル化エチレンジアミンとのブロックコポリマーが挙げられる。アミンオキシド、ホスフィンオキシド、スルホオキシド及びそのエトキシル化誘導体などの半−極性非イオン界面活性剤も挙げられる。
好適なカチオン性界面活性剤としては、典型的に窒素原子に結合した基の１つがC12−C18アルキル基であり、他の３つの基がフェニル基等の置換基を有し得る短鎖アルキル基である、第４級アンモニウム化合物が挙げられる。
さらに、アニオン性水溶性基、カチオン性基及び疎水性有機基を含有する好適な両性イオン性及び双性イオン性界面活性剤としては、アミノカルボン酸及びその塩、アミノジカルボン酸及びその塩、アルキルベタイン類、アルキルアミノプロピルベタイン類、スルホベタイン類、アルキルイミダゾニウム誘導体、特定の第４級アンモニウム化合物、特定の第４級スルホニウム化合物及び特定の第３級スルホニウム化合物が挙げられる。
本発明の使用に好適であり得るアニオン、非イオン、カチオン及び両性イオン性界面活性剤のさらなる例としては、本明細書中、参照として含まれる、Kirk−Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology，第３版、22巻、347−387頁及びMcCutcheon's Detergents and Emulsifiers、North American Edition,1983に記載されている。
キレート化剤
本明細書における幾つかの組成物では、キレート化剤、最も好ましくはアミノポリリン酸塩を含有するのが特に好ましい。これらのキレート化剤は、最適の性能を達成するために酸化体の溶液安定性を保持するのを助ける。このように、これらは遊離重質金属イオンをキレート化するために作用する。キレート化剤は、遊離重質金属イオンをキレート化するのに有効な公知の種々の薬剤から選択される。キレート化剤は、酸化体による迅速な酸化及び加水分解に耐性でなければならない。好ましくは、キレート化剤は、金属カチオンに結合するのを促進するために低いpHで解離することを示す、１〜９の酸解離定数（pKa）を有さなければならない。最も好ましいキレート化剤は、Monsanto CompanyよりDEQUEST（商品名）として市販で入手可能なアミノポリリン酸塩である。その例としては、DEQUEST 2000、2041、2060及び2066が挙げられる。DEQUEST 2010などのポリリン酸塩も使用に好適である。他のキレート化剤、例えば、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）及びニトロ三酢酸（NTA）も使用に好適である。また他の好ましいキレート化剤は、新しいプロピレンジアミン四酢酸塩、例えば、W.R.Grace製のHampshire 1,3 PDTA及びCiba−Geigy A.G.製のChel DTPA 100＃Ｆが挙げられる。上記の混合物も好適であり得る。キレート化剤の有効量は、洗浄水中、キレート化剤１〜1,000ppmであり、好ましくは５〜500ppmであり、最も好ましくは10〜100ppmである。
e.他の添加物
標準的な酸化体漂白剤添加剤は、本発明中に包含し得る。
これらの例として酵素が挙げられ、酵素は、特に酸化体漂白剤製品中の望ましい添加剤物質である。しかしながら、酵素安定剤も含有すると好ましい。
プロテアーゼは、酵素の特に好ましい種類の一つである。これらは、酸性、中性及びアルカリ性プロテアーゼから選択される。「酸性」、「中性」及び「アルカリ性」なる用語は、酵素の活性が最適となるpHを指すものとする。中性プロテアーゼの例としては、MILEZYME（Miles Laboratoryより入手可能）及びトリプシン、天然プロテアーゼが挙げられる。アルカリ性プロテアーゼは、広範な源から入手可能であり、典型的に種々の微生物（例えば、Bacillis subtilis）から産生される。アルカリ性プロテアーゼの典型例としては、International BioSyntheticsより市販のMAXATASE及びMAXACAL、Novo Industri A/Sより市販のALCALASE、SAVINASE及びESPERASEが挙げられる。本明細書中、参照として含まれる、Stanislowskiら.,米国特許第4,511,490を参照されたい。
さらに好適な酵素は、炭水化物−加水分解酵素である、アミラーゼである。アミラーゼとプロテアーゼとの混合物を含んでも好ましい。好適なアミラーゼとしては、Societe Rapidase製のRAPIDASE、Miles Laboratory製のMILEZYME及びInternational BioSynthetics製のMAXAMYLが挙げられる。
他の好適な酵素としては、リパーゼが挙げられ、本明細書中、参照として含まれる、例えば、Silverらの米国特許第3,950,277号、Thomらの米国特許第4,707,291号が挙げられる。
本明細書中さらに好適な酵素としては、ペルオキシダーゼがあり、例えば、セイヨウワサビペルオキシダーゼ、及び本明細書中、参照として含まれる、PCT国際公開WO93/24628号に開示のものが挙げられる。上記ヒドロラーゼの任意の混合物、特にプロテアーゼ／アミラーゼブレンドが好ましい。
さらに、追加の添加剤としては、染料、例えば、Monastral Blue及びアントラキノン染料（例えば、Zielske、米国特許第4,661,293号及び同第4,746,461号に記載のもの）が挙げられる。
好適な着色剤でもある顔料は、これらに限定されないが、二酸化チタン、ウルトラマリンブルー（例えば、Changら、米国特許第4,708,816号参照）及び着色アルミノ珪酸塩から選択され得る。
蛍光増白剤は、他の望ましい添加剤である。これらの例としては、紫外光により衝撃を受けると、可視波長内で光を放出又は発光する、スチルベン、スチレン及びナフタレン誘導体が挙げられる。
追加の有機漂白活性剤を添加することができ、これらに限定されないが、本明細書中参照として挙げられる、エステル（Fongら、米国特許第4,778,618号及びRowlandら、米国特許第5,182,045号参照）、ケトン、イミド（Kaaret、米国特許第5,478,569号参照）及びニトリルが挙げられる。
添加剤は、０〜50％、より好ましくは０〜30％、及び最も好ましくは０〜10％の量で配合し得る。特定の場合には、個々の添加剤の幾つかは他の範疇で重なり得る。しかしながら、本発明は、種々の範疇で別の性能特徴を提供するものとして各添加剤を企図する。
実験
酸化的耐久性テトラアミド配位子の合成
材料：全ての溶媒及び試薬は、試薬グレード（Aldricch,Aldrich Sure−Seal,Fisher）ものであり、受け取ったままで使用した。微量分析は、Midwest Microlab,Indianapolis,INで実施した。
マススペクトル：エレクトロスプレーイオン化マススペクトルは、ANALYTICA OF BRANFORDエレクトロスプレーインターフェースを備えたFINNIGAN−MAT SSQ700（San Jose,CA）で取得した。2400−3400Vのエレクトロスプレー電圧を使用した。サンプルをアセトニトリル又はジクロロメタンに約10pmol/μｌの濃度で溶解させ、次いで流量1l/分で直接侵出によりデータ取得前にESIインターフェースに導入し、データ取得前に導入した。正イオン電子衝撃イオン化（70eV）MS実験を、INCOSデータシステムと組み合わせたFINNIGAN−MAT 4615四極マススペクトロメーターで実施した。イオン源温度は150℃であり、マニホールドチャンバ温度は100℃であった。サンプルの導入は、ガスクロマトグラフィーまたは直接挿入プローブにより実施した。正イオン高速原子衝撃マススペクトルは、INCOSデータシステムと組み合わせたFINNIGAN−MAT 212磁気セクター装置で実施した。加速電圧は3kVであり、イオン源温度は約70℃であった。ION TECHサドルフィールド高速原子ガンを8eVでキセノンで使用した。チオグリセロールをFABマトリックスとして使用した。正イオン電子衝撃イオン化（70eV）MS/MS実験を、FINNIGAN−MAT TSQ/700タンデム四極マススペクトロメーターで実施した。サンプル導入は、直接挿入プローブで実施した。イオン源を150℃に保持し、マニフォールドチャンバは70℃に保持した。マニホールド中の圧力が0.9〜2.5×10-6torr（120〜333μPa）に達するまで、アルゴンをセンターrf−衝突オクタポール（octapole）に導入することにより、衝突−誘発解離（CID）を実施した。CID生成物イオンに関する公称イオン運動エネルギーは、＜35eV（研究室文献）であった。高解像度データが、7500の解像度を使用したEG配置におけるJEOL JMS AX−505H二重焦点マススペクトロメーターで得られた。サンプルの導入は、ガスクロマトグラフ又は直接挿入プローブにより実施した。マススペクトルの取得時、ペルフルオロケロセン（perfluorokerosene）を加熱した入口からイオン源に導入した。正確な質量の割り当て（assignment）がペルフルオロケロセンの質量からコンピューターでアシストされた内挿法により得られた。GC/MS条件：カラム、20m×0.25mm DB−1701（Ｊ＆W Scientific）；キャリヤガス、直接速度40cm/秒のヘリウム；インジェクター、125℃；カラム温度、35℃（３分）、次いで10℃／分で100℃まで上昇；インジェクション、スプリットモード、大体50:1の割合。
分光学的方法
300MHz 1H NMRスペクトル及び75MHz 13C NMRスペクトルは、OXFORD超伝導磁気系を使用してIBM AF300により得、データ取得は、BRUKERソフトウェアにより制御した。赤外線スペクトルは、MACINTOSH IIコンピューターにより制御した、MATTSON GALAXYシリーズ5000FTIR分光器により得た。UV/可視スペクトルは、ZENITH z−425/SXコンピューターにより駆動されたHEWLETT PACKARD 8452A分光光度計により得た。慣用のＸ−バンドEPRスペクトルは、OXFORD ESR−900ヘリウムフロークライオスタットを備えたBRUCKER ER300分光光度計に記録した。メスバウアースペクトルは、一定の加速装置で得られ、異性シフトは298Kで鉄金属標準に関連して報告された。適用された磁界により多結晶サンプルが配向するのを防ぐために、サンプルは凍結ヌジョール中に懸濁させた。
巨大環状テトラアミド−Ｎドナー配位子の合成
一般的な反応スキーム
以下に記載するのは、本発明の巨大環状テトラアミド配位子を合成するための好ましい反応シークエンスである。
0003623803.tif 000007
α−アミノカルボン酸を70℃未満の温度で、ピリジン中活性化マロン酸塩と混合した。選択的な二重結合反応が完了後（72〜144時間）、MACRO LINKER（Ａ−Ｌ−Ａ）を単離した。第２段階では、ジアミン、好ましくはｏ−フェニレンジアミンを、カップリング剤、好ましくはPCl3若しくは塩化ピバロイルの存在下、MACRO LINKERのピリジン溶液に添加した。閉環（二重結合）反応を48〜110時間還流することにより進行させ、次いで所望の巨大環状テトラアミドを良い収率で単離した。
以下の実施例１〜25では、反応段階の種々の部分が説明されている。実施例26〜39は、リグニン漂白及び染料漂白を含む酸化反応に関する本発明の特質及び好都合な点を示している。
実施例１
α−メチルアラニンと二塩化ジエチルマロニル（テトラメチルジエチル置換中間体）からの、マクロリンカー中間体（Ａ−Ｌ−Ａ）合成
圧力平衡添加漏斗（250mL）と隔膜を備えた二首フラスコ（１リットル）をN2下に設置し、α−アミノイソ酪酸（即ち、α−メチルアラニン）（20.62g,0.2mol）及び乾燥ピリジン（250mL、４Åモレキュラーシーブで乾燥させたもの）をフラスコに添加し、撹拌しながら60〜70℃に加熱し、次いで、乾燥ピリジン（100mL,4Åモレキュラーシーブで乾燥）中に溶解させた二塩化ジエチルマロニル（23.23mL,0.135mol）を添加漏斗で添加した。添加漏斗の内容物を反応容器に添加（滴下、１時間）後、N2下、乾燥チューブを備えたままアシル化を進行させた（60〜70℃、30〜36時間）。アシル化が完了したら、反応をH2O（30mL）を添加し、撹拌（60〜70℃、24時間）することにより停止させた。溶媒容量をロータリーエバポレーターで減少させると油状物となり、次いでHCl（濃、約25mL）を添加して最終pHを２〜３にした。熱溶液を冷蔵庫（４℃、15時間）に設置し、得られた生成物をフリット濾過により回収し、アセトニトリル（２×100mL）で十分洗浄した。風乾した白色生成物（16.5〜19.8g,50〜60％収率）はデシケーター中に保存しなければならない。この生成物は、通常、閉環反応に十分純粋であるが、時折再結晶が必要である。
キャラクタリゼーション:1H NMRスペクトル（d5−ピリジン）δ［ppm］:8.9（s,2H.NHアミド）;2.2（q,4H）;1.8（s,12H）;1.2（t,6H）．
IR（ヌジョールマル）：ν［cm1］＝3310（アミドNH）;1721（カルボン酸CO）;1623（アミドCO）。
C15H21N2O6の元素分析：計算値;C,54.53;H,7.93;N,8.48.
実測値;C,54.48;H,7.88;N,8.47.
実施例２
α−メチルアラニンと二塩化ジエチルマロニル（TMDE置換中間体）からの、ラージスケールのマクロリンカー中間体（Ａ−Ｌ−Ａ）合成
圧力平衡添加漏斗（250mL）と隔膜を備えた二首フラスコ（２リットル、RB＋クライゼン）をN2下に設置し、α−アミノイソ酪酸（即ち、α−メチルアラニン）（90.3g,0.9mol）を添加し、無水ピリジン（1.4L、sure seal）をフラスコにカニューレ挿入し、反応混合物を45〜55℃に加熱し、撹拌した。ピリジン（100mL,sure seal）次いで、二塩化ジエチルマロニル（104.4mL,0.61mol）を添加漏斗でカニューレ挿入した。添加漏斗の内容物を反応容器に添加（滴下、３〜４時間）後、添加漏斗を外し、アシル化を進行させた（55〜65℃、120〜130時間）。アシル化が完了したら、反応をH2O（100mL）を添加し、撹拌（60〜70℃、24〜36時間）することにより停止させた。溶媒容量をロータリーエバポレーターで減少させると油状物となり、次いでHCl（濃、約110mL）を添加して最終pHを２〜３にした。熱溶液を冷蔵庫（４℃、15時間）に設置し、得られた褐色生成物をフリット濾過により回収し、アセトニトリル（700mL、150mLでエルレンマイヤーフラスコ中で十分撹拌することにより洗浄した。風乾した白色生成物（87.9g,60％収率）を乳鉢と乳棒で粉砕し、デシケーター中に保存した。ラージスケールアミド中間体生成物は、閉環反応前に再結晶が必要ない。
実施例３
TMDE置換中間体の再結晶
実施例２からの粗なTMDE中間体（50.4g,0.153mol）を、３つのアリコートに分けたNa2CO3（16.2g,0.153mol）をゆっくり添加し、過剰に泡立たないように注意し、よく撹拌し、穏和に加熱することにより、H2O（500mL,脱イオン済）に溶解させた。溶液を沸騰させ、濾過し、HClで酸性化させた（濃、30mL、0.36mol）。溶液を冷却させ（一晩、４℃）、白色沈澱を濾別し、アセトニトリル（250mL）で洗浄した。風乾した生成物（38.8〜45.4g,再結晶,77〜90％収率）は、デシケータ中に保存しなければならない。
実施例４
ヘキサメチル（HM）中間体（Ａ−Ｌ−Ａ）
HM中間体の合成は、以下の点：二塩化ジメチルマロニル（17.8mL,0.135mol）を二塩化ジエチルマロニルの代わりに使用し、アシル化剤がより低い沸点であるため反応温度を55〜65℃に低下させたことが異なることを除けば、実施例２におけるTMDE中間体の合成と同一である。ヘキサメチル中間体の収率は、45〜60％であった。
キャラクタリゼーション:1H NMRスペクトル（d5−ピリジン）δ［ppm］:9.2−9.8br s,2H（カルボン酸OH）;8.23 s,2H（アミド）;1.87 s,12H（CH3）;1.74 s 6H（CH3）．
IR（ヌジョール/NaCl:ν［cm1］＝3317.0（アミドNH）;1717.9（カルボン酸CO）;1625.7（アミドCO）。
C15H22N2O6の元素分析：計算値;C,51.63;H,7.34;N,9.27.
実測値;C,51.64;H,7.35;N,9.33.
実施例５
HM中間体の再結晶
粗なヘキサメチル（HM）中間体をTMDEアミド中間体と同様の方法で再結晶させた。HMアミド中間体がやや高い水溶性であったため、より少ない量のH2Oを使用しなければならない。
実施例６
ジCyHexジエチル中間体
丸底フラスコ（500mL）に１−アミノ−１−シクロヘキサンカルボン酸（15g,0.1mol）を充填し、次いで圧力平衡添加漏斗（40mL）を備え付け、隔膜でキャップし、次いで窒素パージした。無水ピリジン（300mL）を添加漏斗を介して反応フラスコ中にカニューレ挿入し、20mLを添加漏斗で挿入した。最初に系を加熱し、60℃の温度に安定化させた。一度60℃に到達したら、反応に使用すべき全二塩化ジエチルマロニルの1/3（即ち6mL、0.033mol）をシリンジを介して添加フラスコに添加した。ピリジン／二塩化ジエチルマロニルの混合物を反応混合物中に滴下添加し、アシル化を12時間進行させた。第２（6mL、0.033mol）及び第３のアリコート（6mL、0.033mol）を12時間間隔で添加した。全アシル化剤を添加後、反応させ（全反応時間48〜56時間）、水20mLを反応混合物に滴下添加した。反応をさらに24時間加熱して、モノ及びビスオキザロン中間体を開環させ、ジアミドジカルボン酸を生成させた。ピリジンをロータリエバポレーターで除去すると、薄黄〜褐色のスラッジが得られ、これをHCl（濃）でpH2の酸性にした。粗な生成物を濾過により回収し、アセトニトリルで洗浄し、風乾させると、DiCyHexDE−アミド中間体（16g、74％）が得られた。
キャラクタリゼーション:1H NMRスペクトル（d5−ピリジン）δ［ppm］:8.30（s,2H,NHアミド）;2.60（m,4H,cyhex）;2.25（q,4H,エチルCH2）;2.15（m,4H,cyhex）;1.8−1.5（m,10H,cyhex）;1.25（m,2H,cyhex）;1.20（t,6H,エチルCH3）．
13C NMRブロードバンドデカップル（d5−ピリジン）δ［ppm］178.0,（カルボン酸CO）、174.3（アミドCO）,60.5（cyhex quat）、59.4（マロニルquat）,33.0（cyhexαCH2）、30.3（エチルCH2）、26.0（cyhexγCH2）、22.3（cyhexβCH2）、9.9（エチルCH3）．
IR（ヌジョール/NaCl）：ν［cm1］＝3307（アミドNH）;3150（sh,br,m,アミドNH/カルボン酸OH）;3057（s,str,H結合アミドNH/カルボン酸OH）;1717（s,str,カルボン酸CO）;1621（s,str,アミドCO）。
C21H34N2O6の元素分析：計算値;C,61.44;H,8.35;N,6.82.
実測値;C,61.41;H,8.38;N,6.90％．
実施例７
ジCyHexジエチルモノオキサザロン
1.35倍二塩化ジエチルマロニルの化学量論量でジCyHexジエチル中間体反応（熱及び水、上記参照）の停止が失敗すると、2Cy Hexアミノ酸は、ジCyHexDE−アミド中間体とモノオキサザロン製品の混合物を導く。ジCyHexDE−モノオキサザロン中間体は、沸騰シクロヘキサン中に穏和に溶解性であるが、シクロヘキシルアミド中間体は、溶解性ではなく、生成物の混合物は簡単に分離でき、約10gの混合アミド中間体とモノオキサザロン含有の幾らかの残存CH2Cl2を400〜500mLシクロヘキサン中で激しく撹拌しながら沸騰させた。不溶性ジCyHexDE−アミド中間体生成物を熱重力濾過により回収し、モノオキサザロン生成物は、冷却したシクロヘキサン溶液から徐々に結晶化させて、蒸発させた。アミド中間体の収量は６グラムであり、モノオキサザロンの収量は４グラムであった。モノオキサザロンのキャラクタリゼーション:1H NMR（d5−ピリジン）δ［ppm］:9.7（s,1H,アミドNH）;2.7−1.6（未解像CyHex基）;1.05（t,6H,エチルCH3）．
IR（ヌジョール/NaCl）：［cm-1］＝3309（sh,w,アミドNH）;3229（s,str,H結合アミドNH/カルボン酸OH）;3166（s,str,H結合アミドNH/カルボン酸OH）;3083（s,str,H結合アミドNH/カルボン酸CO）;1834（s,str,oxaz C＝Ｏ）;1809（s,m,H結合oxaz C＝Ｏ）;1743（s,str,カルボン酸CO）;1663（s,str,oxaz C＝Ｎ）;1639（s,br,str,アミドCO）。
C21H32N2O5・（C6H12）0.25の元素分析：
計算値;C,65.35;H,8.53;N,6.77.
実測値;C,65.07;H,8.67;N,6.68％．
溶媒化合物シクロヘキサンの存在は、13C NMRにより確認した。
巨大環化反応
巨大環状テトラアミド配位子の製造の幾つかの合成経路の例を以下に記載する。
三塩化リンカップリング
芳香族1,2−ジアミンへのアミド含有中間体（Ａ−Ｌ−Ａ）の三塩化リンカップリングにより、巨大環状テトラアミドが、安全に、安価に且つ高い収量で得られる。２つの別個のPCl、カップリング方法が有用であり、違いは、使用する試薬の添加の順と試薬の選択に関連する。これらの方法は、主に合成の全てでアミド中間体のマクロリンカータイプの平衡導入であるため、ブリッジジアミン上に存在する異なる電子置換基またはアミド中間体上に存在する立体置換基を備えた種々のマクロサイクル（巨大環状物質）の製造に適用可能である。
実施例８
A.  PCl3カップリングによる巨大環状分子合成
長首フラスコ（250mL）に実施例２〜７のアミド中間体（10mmol）、撹拌棒を装入し、次いでオーブン内でベーキングする（80〜100℃、30〜45分）。熱フラスコをN2下に置き、アリールジアミン（10mmol）を添加し、無水ピリジン（50mL、密栓）をカニューレで装入する。フラスコを加熱し（50〜60℃）、過度に還流せずに可能な限り速やかにPCl3（ｄ＝1.574g/mL、1.72mL、20mmol）を注射器で装入する。これは発熱反応であるので、注意すべきである。次いで還流または還流直前にまで温度を高め（100〜150℃）、N2下で反応を進行させる（48時間）。アシル化が完了した後、フラスコ内容物をHCl（１当量、約60mL）で最終pH2に酸性化する。この混合物を三角フラスコに移し（水を用いてフラスコをすすぐ）、CH2Cl2（300mL、２〜３時間）と共に撹拌し、次いでCH2Cl2（150mL、２回）でさらに抽出する。有機相を合わせて希HCl（0.1M、100mL、２回）、続いて希Na2CO2水溶液（5g/100mL、２回）で洗浄する。回転蒸発器で有機溶媒を除去して、粗生成物（30％）を得る。粗生成物の重量は通常はジアミンの初期重量に等しい。
B.  PCl3カップリングによる巨大環状分子合成
長首フラスコ（250mL）にMgSO4（5g）、撹拌棒、アリールジアミン（10mmol）およびピリジン（50mL、４Åモレキュラーシーブで乾燥させる）を装入し、次いでN2下に置き、PCl3（ｄ＝1.754g/mL、1.72mL、20mmol）を注射器で装入し、混合物を30分間還流させる。橙黄色の沈殿が生じる。この混合物をある程度冷却し、アミド中間体（10mmol）を添加し、次いで混合物をN2下で還流する（115℃、48時間）。アシル化が完了した後、フラスコ内容物をHCl（１当量、約60mL）で最終pH2に酸性化する。この混合物を三角フラスコに移し、CH2Cl2（150mL、２回）と共に撹拌する。有機相を合わせて希HCl（0.1M、100mL、２回）、続いて希Na2CO2（5g/100mL、２回）で洗浄する。回転蒸発器で有機溶媒を除去して、粗生成物（30％）を得る。粗生成物の重量は通常はジアミンの初期重量に等しい。
注釈：より大規模な巨大環状化反応のためには、閉環時間を還流下４〜５日間に延長し、反応終了時に存在するピリジンの大部分を酸性化前に回転蒸発により除去する。
実施例９
TMDE中間体とDCBジアミンからのTMDE−DCB
PCl3法またはＢによる巨大環状化反応に、1,2−ジアミノ−4,5−ジクロロベンゼン（1.77g、10mmol）をアリールジアミンとしてTMDEアミド中間体（3.3g、10mmol）と共に用いた。粗製の巨大環状生成物（2.7g）を最小量の熱90％EtOHから蒸発により再結晶して、純粋なTMDE−DCB（1.5g、32％）を得た。特性分析:1H  NMR（CD2Cl2）δ［ppm］:7.65（s,1H,ArH）,7.35（s,2H,アミドNH）,6.45（s,2H,アミドNH）,1.90（q,4H,エチルCH2）,1.57（s,12H,RCH3）,0.85（t,6H,エチルCH3）.IR（ヌジョール/NaCl）ν［cm-1］:3454（痕跡ROH）,3346（br,アミドNH）,1706＆1688＆1645（アミドCO）．
元素分析:C21H28Cl2N4O4  計算値;C,53.51;H,5.99;N,11.89.実測値;C,53.58;H,6.09;N,11.89.
実施例10
TMDE中間体とＢジアミンからのTMDE−Ｂ
PCl法ＡまたはＢによる巨大環状化反応に、1,2−ジアミノベンゼン（すなわちｏ−フェニレンジアミン）（1.08g、10mmol）をアリールジアミンとしてTMDEアミド中間体（3.3g、10mmol）と共に用いた。粗製の巨大環状生成物（1.5g）を最小量の熱95％EtOHから蒸発により再結晶して、純粋なTMDE−Ｂ（ジアミンから25％）を得た。特性分析:1H  NMR（CDCl3）δ［ppm］:7.55（m,2H,ArH）,7.48（s,br,2H,アリールアミドNH）,7.17（m,2H,ArH）,6.46（s,br,2H,アルキルアミドNH）,2.07（m,br,4H,エチルCH2）,1.60（s,12H,RCH3）,0.89（t,6H,エチルCH3）.IR（ヌジョール/NaCl）［cm-1］:3395＆3363（アミドNH）,1702＆1680＆1652＆1635（アミドCO）．元素分析:C21H10N4O4.H2O  計算値;C,59.98;H,7.67;N,13.32.実測値;C,60.18;H,7.20;N,13.18.
実施例11
TMDE中間体とDMBジアミンからのTMDE−DMB
PCl3法ＡまたはＢによる巨大環状化反応に、1,2−ジアミノ−4,5−ジメチルベンゼン（1.36g、10mmol）をアリールジアミンとしてテトラメチルジエチルアミド中間体（3.3g、10mmol）と共に用いた。粗製の巨大環状生成物（1.6g）を最小量の熱95％EtOHから蒸発により再結晶して、純粋なTMDE−DMB（ジアミンから25％）得た。特性分析:1H  NMR（DMSO  d6）δ［ppm］:8.00（s,2H,アミドNH）,7.67（s,2H,アミドNH,7.28（s,2H,ArH）,2.17（s,6H,アリールCH3）,1.99（q,4H,エチルCH2）,1.46（s,12H,RCH3）,0.75（t,6H,エチルCH3）.IR（ヌジョール/NaCl）ν［cm-1］:3446（s,m,痕跡ROH）,3362（s,str,アミドNH）,3348（sh,m,アミドNH）,3332（s,str,HアミドNH）,1696（アミドCO）,1679（アミドCO）,1651（アミドCO）,1641（アミドCO）,1584（s,m/w,アリール環／アミド）．元素分析:C23H34N4O4  計算値;C,64.16;H,7.96;N,13.01.実測値;C,64.09,64.28;H,8.04,7.92;N,12.86,13.04.
実施例12
TMDE中間体とDMOBジアミンからのTMDE−DMOB
1.5倍規模のPCl法ＡまたはＢによる巨大環状化反応に、前記に従って製造した1,2−ジアミノ−4,5−ジメトキシベンゼン・2HBr（5.0g、15mmol）をアリールジアミンとして直接に、テトラメチルジエチルアミド中間体（5.0g、15mmol）と共に用いた。粗製の巨大環状生成物（3.57g）を最小量の熱80〜85％EtOH（1g/40mL）から蒸発により再結晶して、純粋なTMDE−DMOB（ジアミンから30％）を得た。特性分析:1H  NMR（CD2Cl2）δ［ppm］:7.26（s,2H,アミドNH）,7.01（s,2H,ArH）,6.41（s,2H,アミドNH）,3.80（s,6H,アリールOCH3）,2.07（q,br,4H,エチルCH2）,1.54（s,12H,RCH3）,0.90（t,6H,エチルCH3）.IR（ヌジョール/NaCl）ν［cm-1］:3451（s,m,H結合H2O）,3391＆3347（アミドNH）,1695＆1670＆1655（アミドCO）．元素分析:C23H34N4O6.（H2O）0.33  計算値:C,58.96;H,7.46;N,11.96.実測値（ESU）;C,58.90;H,7.26;N,11.76.溶媒和H2Oの存在は1H  NMRおよびIRにより確認された。
実施例13
TMDE中間体とNapジアミンからのTMDE−Nap
PCl法ＡまたはＢによる巨大環状化反応に、4,5−ジアミノナフタレン（1.68g、10mmol）をアリールジアミンとしてテトラメチルジエチルアミド中間体（3.3g、10mmol）と共に用いた。収率（最適条件ではない）はジアミンから15〜20％であった。1H  NMR（CDCl3）δ［ppm］:8.05（s,2H,ArHα環）,7.75（m,2H,ArHβ環）,7.55（s,2H,ArアミドNH）,7.35（m,2H,ArHβ環）,6.45（s,2H,アルキルアミドNH）,2.15（m,br,4H,エチルCH2）,1.65（s,12H,RCH3）,0.90（t,6H,エチルCH3）．
実施例14
HM中間体とDCBジアミンからのHM−DCB
PCl3法ＡまたはＢによる巨大環状化反応に、1,2−ジアミノ−4,5−ジクロロベンゼン（1.77g、10mmol）をアリールジアミンとしてヘキサメチルアミド中間体（3.02g、10mmol）と共に用いた。粗製の巨大環状生成物（1.33g、30％）を最小量の熱ｎ−プロパノールから蒸発により再結晶した。１回目の再結晶収率は60％であった。特性分析:1H  NMRδ［ppm］:7.69（s,2H,ArH）,7.39（s,2H,アミドNH）,6.44（s,2H,アミドNH）,1.58（s,12H,芳香族メチル類）,1.53（s,6H,マロネートメチル類）,n−プロパノールの小ピークが認められた。IR（ヌジョール/NaCl）ν［cm-1］:3503（s,br,m−w,n−プロパノールOH）,3381（sh,m,アミドNH）,3338（s,str,アミドNH）,1689（s,str,アミドCO）,1643（s,str,アミドCO）．元素分析:C19H24N4O4Cl2.（C3H8O）0.2  計算値;C,51.70;H,5.57;N,12.30％．実測値;C,51.69;H,5.63;N,12.33％．
実施例15
HM中間体とＤMOBまたはＢジアミンからのHM−DMOBおよびHM−Ｂ
実施例14でジクロロ誘導体に用いたと同じ方法により、HM中間体を用いてHM−ＢおよびHM−DMOBを合成し、同様な結果を得た。HM−DMOBの1H  NMRデータ（CDCl3中）δ［ppm］:7.65（s,2H,アミドＨ）,7.21（s,2H,アリールCH）,6.72（s,2H,アミドNH）,4.00（s,6H,メトキシCH3）,1.76（s,12H,芳香族メチル類）,1.58（s,6H,マロネートメチル類）.HM−Ｂの1H  NMRデータ（d5ピリジン中）δ［ppm］:8.55（s,2H,アミドNH）,8.40（s,2H,アミドNH）,7.81（m,2H,ArH  aa′bb′）,7.10（m,2H,ArH  aa′bb′）,1.77（s,12H,芳香族メチル類）,1.73（s,6H,マロネートメチル類）．アミドピークは水、酸など不純物種の存在下では10分の数ppmシフトする傾向がある。
実施例16
ジシクロヘキシルDE中間体とDCBジアミンからのジシクロヘキシルDE−DCB
PCl3法ＡまたはＢによる巨大環状化反応に、1,2−ジアミノ−4,5−ジクロロベンゼン（1.77g、10mmol）をアリールジアミンとしてジシクロヘキシルジエチルアミド中間体（3.3g、10mmol）と共に用いた。立体障害が大きいため、閉環反応時間の延長を推奨する（通常の48時間に対し、３〜４日間）。反応中に副生物として形成されたシクロヘキシルオキサゾロン類は酸塩基仕上げ処理では除去されないので、最初に分離したCH2Cl2可溶性生成物をペンタンで摩砕処理／洗浄してオキサゾロン類を除去する必要がある。ペンタン洗液の蒸発により、オキサゾロン類を再循環できる。粗製のペンタン不溶性生成物をCH2Cl2またはCHCl3に溶解し、わずかに混濁するまでシクロヘキサンを添加し、次いで自然蒸発させる（１〜２日間）ことにより再結晶して、白色微結晶質のジシクロヘキシルDE−DCB生成物を得た。これをろ過により採集した（1.38g、ジアミンから25％）。高温の純トルエンから蒸発により再結晶するのも有望と思われる。特性分析:1H  NMR（CDCl3）δ［ppm］:7.70（m,2H,ArH）,7.45（s,2H,アミドNH）,6.45（s,2H,アミドNH）,2.35（m,Br,4H,シクロヘキシル）,2.00（m,br,約8H,シクロヘキシル／エチルCH2）,1.70（m,br,約8H,シクロヘキシル）,1.30（m,br,約4H,シクロヘキシル）,0.90（t,6H,エチルCH3）．元素分析（100℃で乾燥）:C27H36Cl2N4O4.（C6H12）0.2  計算値;C,59.60;H,6.81;N,9.86.実測値;C,59.60;H,6.77;N,9.77.溶媒シクロヘキサンの存在は1Hおよび13C  NMRにより確認された。
実施例17
ジシクロヘキシルDE中間体とＢジアミンからのジシクロヘキシルDE−Ｂ
ジシクロヘキシルDE−DCBの場合と同様な製造方法に、1,2−ジアミノベンゼン（ｏ−フェニレンジアミン、1.08g、10mmol）をアリールジアミンとして用いて、ジシクロヘキシルDE−Ｂ（1.25g、ジアミンから26％）を得た。特性分析:1H  NMR（DC3CN）δ［ppm］:7.62（s,2H,アリールアミドNH）,7.51（m,2H,ArH）,7.18（m,2H,ArH）,6.71（s,2H,アルキルアミドNH）,2.12（m,6H,シクロヘキシル）,1.85（ｑ＆m,エチルCH2＆シクロヘキシル）,1.62（m,シクロヘキシル）,1.37（m,シクロヘキシル）,0.90（t,6H,エチルCH3）,0.85（m,シクロヘキシル）。IR（ヌジョール/NaCl）ν［cm-2］:3750（s,m,H2O）,3385（s,str,アミドNH）,314（s,str,アミドNH）,3258（s,m,br,H結合アミドNH）,1694（s,str,アミドCO）,1651（s,str,アミドCO）,1594（s,m,アリール環／アミド）．
実施例18
ジシクロヘキシルジエチルビスオキサゾロン
この生成物は、ジシクロヘキシルジエチルアミド中間体とｏ−フェニレンジアミンのPCl3による巨大環状化反応の副生物として得られた。ビスオキサゾロンは酸塩基仕上げ処理によっては除去できない（それは中性分子であり、有機溶媒溶解性が高い）。粗製巨大環状分子／オキサゾロン生成物をペンタンで洗浄すると、大部分のビスオキサゾロンはペンタン中へ抽出される。ペンタン層を自然蒸発させると、純粋なビスオキサゾロンが大型（1cm×1cm×0.5cm）の透明なプリズム晶として得られる。嵩高い疎水性シクロヘキシル基のため、このオキサゾロンは対応するメチル誘導体よりはるかに耐加水分解性である。ビスオキサゾロンの特性分解:1H  NMR（CD3CN）δ［ppm］:2.05（q,4H,エチルCH2）,1.8〜1.4（非解像シクロヘキシル基）,0.88（t,tH,エチルCH3）.13C  NMR脱カップリングbrバンド（CD3CN）δ［ppm］:181.0（オキサゾロンＣ＝Ｏ）,162.7（オキサゾロンＣ＝Ｎ）,69.0（オキサゾロンシクロヘキシル,q）,49.0（マロネート,q）,34.3（シクロヘキシルαメチレン類）,25.5（シクロヘキシルγメチレン類）,24.9（マロネートメチレン類）,21.8（シクロヘキシルβメチレン類）,8.3（エチルCH3）.IR（ヌジョール/NaCl）ν［cm-1］:1822（s,str,br,オキサゾロンＣ＝Ｏ）,1662（s,str,オキサゾロンＣ＝Ｎ）．元素分析（50℃で乾燥）:C21H30N2O4  計算値;C,67.36;H,8.07;N,7.48％．実測値;C,67.26;H,8.15;N,7.64.
キレート錯体の合成
実施例19
［Et4N］２および［Et4N］３［それぞれ鉄（III）クロロTMDE−DCBモノアニオンおよび鉄（III）アクオTMDE−DCBモノアニオンのテトラエチルアンモニウム塩］
上記実施例10〜18のいずれかの母体巨大環状テトラアミド（525mg,1.1mmol）をN2下でテトラヒドロフラン（40mL、アルドリッチ）に溶解する。シュレンク法により、ｔ−ブチルリチウム（2.6mL、4.4mmol、2,4−ジメチルペンタン中1.7M、アルドリッチ）をN2下に−108℃でこの溶液に添加する。次いで酸化鉄（II）（無水、155mg,1.2mmol、アルファ）を添加し、溶液を撹拌しながら（16時間）室温にまで高めると、橙緑色の沈殿である空気感受性FeII錯体が生じた。乾燥管に通気し（２時間）、橙色の固体を採集し、CH2Cl2（10mL、２回）で洗浄した。得られた橙色の粉末を減圧下で乾燥させた。終了:595mg（約93％）。溶媒和度が変動し、溶解度が限られているので、以後の使用のためにこのリチウム塩をテトラエチルアンモニウム塩に変換した。［Et4N］＋カチオン飽和したイオン交換カラム（ダウエックス（Dowex、登録商標）50X2−100、25g、2cm×12.5cm）に、CH3OH（50mL）中のリチウム塩（595mg）を装入し、橙色のバンドをCH3OH（100mL）で溶離した。減圧下で溶媒を除去した。残留物をCH2Cl2（20mL）に懸濁し、この混合物をろ過した。減圧下で母液から溶媒を除去すると橙色の吸湿性ガラス質残留物［Et4N］２が得られ、これをさらに精製せずに用いた。IR（ヌジョール/NaCl,cm-1）:1619（ν（CO）アミド）,1575（ν（CO）アミド）,1534（ν（CO）アミド）．このアキシアルジクロロジアニオン錯体ではなく、アキシアルアクアモノアニオン錯体を採用することにより、鉄（III）出発物質の慎重な精製をより簡便に行うことができた。［Et4N］２（550mg,約0.7mmol）をCH3CN（50mL）に溶解した。テトラフルオロホウ酸銀（140mg,0.7mmol）をCH3CN（2mL）に溶解し、この溶液に添加し、撹拌した（１時間）。AgCl沈殿をろ過分離し、減圧下で溶媒を除去した。得られた［Et4N］３を、シリカゲルカラム（CH3Cl2中８％MeOH）を通して溶離することによりさらに精製した。減圧下で溶媒を除去し、生成物をH2Oから再結晶した。収量:360mg（約77％、溶媒和度が変動、種々の微結晶質試料中に水がみられた）。IR（ヌジョール/NaCl,cm-1）:1590（ν（CO）アミド）,1565（ν（CO）アミド）,1535（ν（CO）アミド．元素分析:C29H46N5FeO5Cl2.（H2O）計算値;C,50.52;H,7.02;N,10.16;Cl,10.28.実測値;C,50.24;H,6.84;N,9.82;Cl,10.32.ESIMS（陰イオン）:m/z  522.2,［３−H2O］1-（100％）;m/z  269.7,［３−H+］2-（18％）．
実施例20
［Et4N］４［鉄（IV）クロロTMDE−DCBモノアニオンのテトラエチルアンモニウム塩］
［Et4N］２（500mg,約0.6mmol）をCH2Cl2（30mL）に溶解した。硝酸アンモニウムセリウム（IV）（10.3g,18.3mmol）をこの溶液に添加し、混合物を撹拌した（２時間）。ろ過により固体セリウム塩を分離した。減圧下で溶媒を除去し、真空下で乾燥させることにより、紫色の生成物が得られた。収量:400mg（約95％）。CH2Cl2/Et2Oから再結晶することにより、紫色の結晶を得た。IR（ヌジョール/NaCl,cm-1）:1688（ν（CO）アミド）,1611（ν（CO）アミド）,1582（ν（CO）アミド）.ESIMS（陰イオン）:m/z  557,［４］-1（100％）;m/z  522,［４−Cl］1-（65％）．
実施例21
［Et4N］４［鉄（IV）クロロTMDE−DCBモノアニオンのテトラエチルアンモニウム塩］とNaCNからの［Ph4P］５［鉄（IV）シアノTMDE−DCBモノアニオンのテトラフェニルホスホニウム塩］の合成
［Et4N］４［鉄（IV）クロロTMDE−DCBモノアニオンのテトラエチルアンモニウム塩］（225mg,0.33mmol）をH2O（10mL）に懸濁した。シアン化ナトリウム（140mg,2.85mmol）をH2O（10mL）に溶解し、上記懸濁液に添加し、この混合物を超音波処理した（ブランソン（Branson）1200、0.5時間）。紫色の懸濁液が深青色の溶液に変化し、ほぼすべての固体が溶解した。この混合物をろ過し、水に溶解したPPh4Cl［塩化テトラフェニルホスホニウム］（600mg、1.6mmol、10mL、アルドリッチ）を添加することにより、青色の生成物が沈殿した。この青色沈殿を採集し、H2O（10mL、２回）で洗浄した。収量:250mg（0.28mmol、約85％）。この物質（120mg）を薄層クロマトグラフィー（TLC）（シリカゲルプレート、GF、20cm×20cm×1000μｍ、10:1  CH2Cl2:CH3CN）よりさらに精製した。青色の物質をCH3CN:CH2Cl2（1:1、60mL）でシリカゲルから抽出した。溶媒を減圧下で除去し、残留物をCH2Cl2（3mL）に溶解し、ろ過した。ペンタン（150mL）を添加して、青色の粉末（90mg、0.10mmol）を得た。精製時の収率（75％）。IR（ヌジョール/NaCl,cm-1）:2129（ν（CN））,1659（ν（CO）アミド）,1598（ν（CO）アミド）,1571（ν（CO）アミド）．元素分析:C46H44N5FeOCl2P  計算値;C,62.18;H,4.99;N,7.88;Cl,7.98.実測値;C,61.96;H,5.04;N,7.84;Cl,8.06.ESIMS（陰イオン）:m/z  548.2,［５］1-（100％）;m/z  522.1,［５−CN］1-（20％）.13C−標識シアニドにつき:m/z  549.2,［５］1-（100％）;m/z  522.1,［５−13CN］1-（８％）．
実施例22
Nitrile Cyanide Sourcesから市販されている［Ph4P］５［鉄（IV）シアノTMDE−DCBモノアニオンのテトラフェニルホスホニウム塩］の合成
［Ph4P］５［鉄（IV）シアノTMDE−DCBモノアニオンのテトラフェニルホスホニウム塩］は、塩基の存在又は非存在下で生成させることができる。塩基の存在下では、溶媒を加工手順で除去すると、青色は黄橙色へと変化する。而して、青色固体を得るための生成物の単離は、９〜10のpH範囲における添加塩基の存在下で最も効率良く行われる。以下の反応では、溶媒基質としてCH3CN、CD3CN、CH3CH2CN及び（CH3）2CHCNのそれぞれを用いて［Ph4P］５を生成させる。塩基は、説明した触媒反応に添加しなかった。TBHP（ｔ−ブチルヒドロペルオキシド）のアセトニトリル溶液に対して単離［Ph4P］５を添加することによって青色化合物は有効な触媒前駆物質であることが決定された。また溶媒及び酸化物の両方が消費されるという事は、触媒酸化プロセスの最終生成物として［Ph4P］５は生成されるが、触媒の失活形態ではないことを示している。
実施例23
塩基の存在下での［Ph4P］５の合成
［Et4N］３（160mg,0.23ミリモル）を、選択したニトリル溶媒（6mL）中に溶かした。実施例19参照。テトラエチルアンモニウム水酸化物塩基（20重量％、０  370mL、０  52ミリモル、Aldrich）を加え、次にｔ−ブチルヒドロペルオキシド（90％、0.605mL、5.4ミリモル、Aldrich）を20分間撹拌しながら滴下して加えると、青色溶液が生じた。減圧下で、残留ニトリルを除去すると、青色の油状残留物が残り、次にそれをH2O（15mL）中に溶かし、濾過した。その物質を、PPh4Cl水溶液（800mg、2.1ミリモル、Aldrich、10mL）を添加することによって前記濾液から沈殿させた。その青色沈殿物を捕集し、H2O（2 x 10mL）で洗浄した。収量:130、0.15ミリモル（65％）。更なる精密化を、実施例25の［Ph4P］５の項で説明したように行った。
実施例24
［Et4N］3H2Oに関するＸ線結晶構造データ及び精密化
C29H48Cl2FeN5O6、Ｍ＝689.47、三斜晶系、空間群Ｐ−１、ａ＝9.899（２）;b＝11.771（２）;c＝14.991（４）Å、＝95.33（２）；σ＝100.09（２）；γ＝92.31（２）゜、Ｖ＝1709.6（６）Å３、Dobs＝1.33g/cm3、Dcalcd（Ｚ＝２）＝1.339g/cm3、Ｔ＝293K、λ＝0.71069Å、μ＝0.64mm-1、透過係数（trans coeff）0.87〜1.00。回折データは、グラファイト単色Mo−Ｋα照射を用いるEnraff−Nonius CAD−４回折装置によって、室温で収集した。データ収集中は、３種類の反射をモニターした。ランダムに密度変動のみが観察された。構造は直接法によって解明した。炭素に結合した水素原子は、0.96ÅのC/H結合距離を有する算出位置内に含まれており、親炭素に比べて20％を超える熱パラメーターを有するライディングモデル（riding model）を用いて精密化された。水分子の水素原子は、電子密度の差分マップから位置決めされ、それらの座標は、酸素の熱パラメーターに比べて20％超で固定された熱パラメーターで精密化された。精密化は、国際表から取った散乱係数を有するF2に基づくフルマトリックス最小二乗によるものであった。全ての非水素原子は、異方性熱パラメーターで精密化された。最終の差分マップは特徴がなかった。精密化によって、2262の観察された反射に関してＲ＝0.053、重量1.0/［σ2Fo2］＋｛0.0652（Fo2＋2Fc2）/3｝２］によるwR2＝0.112へと収束した。
実施例25
［Et4N］４に関するＸ線結晶構造データ及び精密化
20±１℃における［Et4N］４の単結晶は、単斜晶系、ａ＝9.958（２）Å、ｂ＝14.956（３）Å、ｃ＝22.688（５）Å、α＝90.00、σ＝93.83（２）、γ＝90.00、Ｖ＝3372（１）Å３及びＺ＝４（dcalcd＝1.357g/cm3を有する空間群P21/c−C52h（No.14）：μａ（CuKα）＝6.17mm-1）である。２θ（CuKα）＜115.0゜を有する全部で4626の独立吸収補正された反射を、θ−２θ走査と、NiでフィルターをかけたCuKα照射とを用いて集めた。構造は、Crystalytics Companyで改良されたNICOLET SHELXTLソフトウェアパッケージによる「直接法」を用いて解明した。得られた構造パラメーターは、２θ（CuKα）＜115.0゜及びＩ＞３σ（Ｉ）を有する2680の独立反射に関してR1（未計量、Ｆを基準としている）＝0.037の収束に限定された。10個のメチル基が、sp3混成配置及び0.96ÅのＣ−Ｈ結合長を有する剛性ロータ（rigid rotors）として精密化された。各メチル基の初期配向は、水素原子に関する異なるフーリエ位置から決定された。各メチル基の最終配向は、３つの回転パラメーターによって決定された。剛性ロータメチル基に関する精密化位置は、103゜〜118゜のＣ−Ｃ−Ｈ角度を有する。残りの水素原子は、それらの各炭素原子上に結合している理想化原子（炭素原子のsp2−又はsp3−混成及び0.96ÅのＣ−Ｈ結合長を仮定している）として、構造因子計算中に包含された。各水素原子の等方性熱パラメーターは、共有結合されている炭素原子の等価な等方性熱パラメーターの1.2倍に固定された。
実施例26
pH10における過酸化水素及びFe−DCBによるリグニン漂白
25℃に温度調節したNaHCO3/Na2CO3（pH10）0.1Mを3.0mL含む径路長1cmの石英キュベット中に、飽和アルカリリグニン水溶液60μＬ及び触媒原液水溶液（1.24  ｘ  10-4M Fe−DCB（式中、Ｒ′及びＲ″はメチルである））300μＬを加えた。その溶液を撹拌し、30％H2O2を3.8μＬ加えた。350、376、400、426、450及び476nmにおける吸収変化を、シグナル・セル・キネティクスモード（single cell Kinetics mode）で動作するHewlett−Packard紫外／目視分光光度計を用いて測定した。H2O2を添加すると、吸収は全ての波長で急速に増加し、次に急速に減少する。15分後、各波長における吸収は、出発値未満であり、それは、リグニン漂白が起こったことを示している。リグニン60μＬを再び添加すると、前と同様に吸収は急速に上昇し、次に初期上昇は、前とは異なってよりゆっくりと減少した。実験を通じて気泡が生じた。
30分後、追加のH2O2を3.8μＬ加えた。その挙動は、先に観察された挙動と同様である。吸収の急速な増加、その後の減衰である。
実施例27
pH10におけるFe−DCBを用いないリグニン漂白
触媒を用いずに実施例26の工程を繰り返した。25℃に温度調節したNaHCO3/Na2CO3（pH10）0.1Mを3.0mL含む径路長1cmの石英キュベット中に、飽和アルカリリグニン溶液60μＬを加え、その混合物を撹拌した。データ取得を開始した少し後に、30％H2O2を3.8μＬ加えた。
吸収の測定は、実施例26と同じパラメーターを用いて行った。
H2O2を添加すると、吸収は６つの全ての波長で増加した。その増加は、触媒反応のときのように、急速ではなく、スパイクではなかった。吸収は徐々に下方へと傾斜し始めるが、非常にゆっくりとである。最初の15分間以内では、混合物中に気泡は観察されなかった。最後の方で気泡が生じ始めた。
実施例26及び27における予備試験の比較から、本発明の活性剤を添加することによって、H2O2がリグニンを漂白する速度が速くなることが分かる。
実施例28
pH10における過酸化水素及び金属イオン封鎖剤を用い、かつFe−DCBを用いないリグニン漂白
金属イオン封鎖剤であるDEQUEST 2066 2μＬ及び遊離金属イオンのためのキレート化剤を添加して、実施例27の工程を繰り返した。H2O2を添加すると、実施例27において見られるのと同様な漸増及び漸減パターンが生じた。
実施例29
pH7における過酸化水素及び金属イオン封鎖剤を用い、かつFe−DCBを用いないリグニン漂白
KH2PO4 0.0087モル/kg/Na2HPO4 0.030モル/kg緩衝液を用いてpH7で実施例27の工程を繰り返した。キュベット中にDEQUEST 2066キレート化剤２μＬを加えた。実験の１時間以内では、認識できる漂白は起こらなかった。350nmの吸収トレースにおいて最小の活性が観察されたが、ノイズに因るものであった。
実施例30
pH10における過酸化水素、Fe−DCB及び金属イオン封鎖剤によるリグニン漂白
撹拌棒を有するキュベット中で、実施例26の触媒の１当量（Fe−DCB原液300μＬ）、前もって緩衝させた飽和リグニン溶液60μＬ及びDEQUESTキレート化剤２μＬを混合した。実施例26及び27で説明した同じパラメーターを用いて吸収を測定した。
１〜２分後、1000当量の30％H2O2（3.8μＬ）をキュベットに加えた。これによって、実施例26で説明したように吸収が急速に上昇し、そして急速に減少した。
20分後、追加のリグニン60μＬをキュベットに加えた。全ての波長における吸収は、よりゆっくりと上昇し、次にH2O2添加後に比べて、よりゆっくりと減衰した。
30分後、触媒（Fe−DCB）の追加の当量（300μＬ）を加えた。有意な変化は観察されなかった。
40分後、3.8μＬの追加のH2O2をキュベットに加えた。それにより、全ての波長における吸収が有意に減少した。それは、リグニン漂白が再び起こったことを示している。
実施例31
pH7吸収における過酸化水素、Fe−DCB及び金属イオン封鎖剤によるリグニン漂白は吸収を変化させる。
触媒300μＬを添加した以外は、実施例29を繰り返した。数サイクルの後、30％H2O2を3.8μＬ加えた。H2O2を加えると、実施例26で用いた６つの波長のそれぞれにおいて吸収が上昇したが、劇的にではなかった。吸収は、最初の15分間はゆっくりと上昇し、安定し、次に全ての６つの波長に関して減衰し始めた。１時間後、吸収は、初期吸収に比べて高かった。
実施例32
保持される触媒活性
25℃に温度調節したNaHCO3/Na2CO3（pH10）0.1Mを3.0mL含む径路長1cmの石英キュベット中に、飽和アルカリリグニン水溶液60μＬ、触媒原液水溶液（1.24 x 10-4M Fe−DCB）300μＬ（12.4μＭ）及び水中Dequest 2066 2μＬを加えた。その溶液を撹拌し、実施例26のようにしてデータ取得を開始し、次に30％H2O2を19μＬ（5000当量）加えた。最初に吸収は急速に上昇し、次に急速に減衰した。15分毎に、飽和アルカリリグニン溶液60μＬと30％H2O2 19μＬ（5000当量）とのアリコートを加えた。
476nmのモニター波長で得られた結果は、図１のグラフにおいて実線で示してある。同様な結果が、モニターした他の波長で得られた。リグニン及びH2Oの添加は星印で示してある。
比較のために、触媒を含んでいない、リグニン飽和溶液、キレート化剤及びH2O2を含むキュベットを調製し、その吸収を測定した。その結果は、図１に破線で示してある。
実施例33
保持される触媒安定性
図５参照。本発明の２つの態様の触媒寿命を、染色試験で比較した。化合物１はそれぞれメチルである置換基Ｒ′及びＲ″を有し、化合物２はそれぞれ−CH2CH3である置換基Ｒ′及びＲ″を有していた。対照には触媒を添加しなかった。
条件は、pH9、室温（21.1℃）、NaHCO3/Na2CO3緩衝システムの使用であった。酸化剤は4mM（30％）H2O2であった。星印のそれぞれにおいて、12μＭの塩化ピアシアノール染料を加えた。
図５のグラフから分かるように、化合物１が存在している染料の各添加によって、殆ど即時に脱色された。ジエチル化合物である化合物２では、徐々に脱色された。対照は、非常にゆっくりとした脱色速度を示した。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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