(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体力学的性質を有する環境中での単分子ミセルの操作方法であっで、該ミセルが少なくとも１個のコア原子、並びに該ミセルの表面層を形成している該コア原子から分岐しているアームを含み、かつこの方法が、該ミセルのアームを可逆的に伸長し、その環境において該ミセルの表面層の溶解度を可逆的に変化させ、内部空隙領域のアームに反応領域を露出し、該空隙領域の少なくとも１つに少なくとも１つのゲストを包含させ、空隙領域の反応サイトに少なくとも１つのゲストを結合させ、該ミセルを収縮させることにより、該空隙内に少なくとも１つのゲストを保持する工程を含むことを特徴とする上記方法。
【請求項２】
前記溶解度を増大する工程が、該環境中の該ミセルの表面層の溶解度を増加するように、該環境を変化することと更に定義される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ミセルの表面層が、ｐＨの変化に反応性の化学基を有し、前述の環境を変える工程が、その環境のｐＨを変えることと更に定義される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記環境を変化する工程が、その環境の親水性／親油性を変化することと更に定義される、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記アームを伸長する工程が、該ミセルのアームの柔軟性を改良することによって更に特徴化される、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記アームの柔軟性を改良する工程が、該ミセルのアームに少なくとも１個の炭素−炭素二重結合を取込むことと更に定義される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記改良工程が、該ミセルのアームへの、錯体形成したビピリジン、フェナントレン及び二置換ベンゼンから成る群から選択された部分の取込みと更に定義される、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記拡張工程が、該ミセルの流体力学的半径の可逆的変化と更に定義される、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ミセルのアームが、該ミセルの表面上のその環境に晒された末端基を有し、前述の変化する工程が、該末端基の可逆的プロトン化及び脱プロトン化による、該ミセルの表面の流体力学的特性の変更と更に定義される、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記末端基が、カルボキシル、アミン、アルコール、カルボキシル（複数）、チオール、ホスフィン、アンモニウムイオン、スルホニウムイオン、ホスホニウムイオン、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、及びカルボン酸塩から実質的に成る群から選択され、有効数の末端基が、変化する環境の中でプロトン化され、該ミセルの表面の流体力学的変化に影響を及ぼし、該ミセルを可逆的に拡張及び収縮する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
コア原子から伸長し、多数の柔軟な分岐しているアームを有する該コア原子を形成し、ゲストに共有結合及び非共有結合しうる反応サイトを有する内部空隙領域を形成し、各アームを流体力学的反応基で末端とし、該領域の少なくとも１つに少なくとも１つのゲストを包含させ、空隙領域の反応サイトに少なくとも１つのゲストを結合させ、該領域内に少なくとも１つのゲストを保持する工程を含むことを特徴とする単分子ミセルの調製方法。
【請求項１２】
更に下記のように定義された、コア原子形成工程を含む請求項１１記載の方法：
（ａ）分岐したアミン部分でテトラ酸コアをアミド化することで、第一階層を形成する工程で、該枝の末端が、ペプチド結合条件下でのアミド化から保護されている工程；
（ｂ）前記枝の末端を脱保護する工程；及び
（ｃ）工程（ａ）を反復し、追加の階層を形成する工程。
【請求項１３】
前記末端を形成する工程が、酸を末端とする枝を、酢酸塩を末端とするモノマーでカップリングし、酢酸塩を末端とする枝を提供し、この酢酸塩をエステル転移反応しアルコール末端を形成すると更に定義される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記末端を形成する工程が、酸を末端とする枝を、炭酸塩を末端とするモノマーでカップリングし、炭酸塩を末端とする枝を提供し、この炭酸塩を酸で処理しアミン末端を形成することと更に定義される、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記アームの柔軟性を変更し、該アームが伸長するであろう範囲を変える工程を更に含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
ゲスト分子を、公知の流体力学的環境を有する標的に送達する方法で、下記の工程を含む方法：（ａ）少なくとも１種のゲスト分子を、該標的の公知の流体力学的環境中で拡張する単分子ミセルに包含する工程；及び（ｂ）前記ミセルを該標的に送達し、このミセルが該標的の環境中で拡張し、かつ該標的で該ゲスト分子を放出する工程。
【請求項１７】
前記標的が、循環システム中にあり、前記方法が、多数のゲスト分子を多数の単分子ミセルに包含する工程；該ミセルを該循環システムに送達する工程；及び該ミセルが該標的の流体力学的環境中に循環するたびに、該ゲスト分子を該標的で該ミセルから放出する工程を含む、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本件出願は、1993年９月７日に出願された米国特許出願第116,912号の一部である1994年２月11日に出願された米国特許出願第196,292号の、一部継続出願である。
技術分野
本発明は、単分子ミセルと称される、所定の三次元分子形態を有する、高度に分岐した分子に関する。更に詳細に述べると、本発明は、放射線造影、ドラッグデリバリー、触媒、クロマトグラフィー用の分子量標準などの分野、及び他の分野における用途を有するミセルに関する。
発明の背景
ミセルシステムに関する整然かつ整理された配列が報告されていて1,2、かつこれらは“カスケード”構造を描写したVogtelらの独自の研究を構造的に基本としている。Tomaliaらの、1984年３月６日に開示された米国特許第4,435,548号；1985年３月26日に開示された米国特許第4,507,466号；1985年12月10日に開示された米国特許第4,558,120号；1986年２月４日に開示された米国特許第4,568,737号；1986年５月６日に開示された米国特許第4,587,329号；1986年12月23日に開示された米国特許第4,631,337号；1987年９月15日に開示された米国特許第4,694,064号；1988年４月12日に開示された米国特許第4,737,550号は、分岐したポリアミドアミン類に関するものである。これらのポリアミドアミン類は、分岐したポリマー類が誘導される直鎖状ポリアミドアミン類に関連した特性を示す、多数の懸垂したアミノアミド部分を含んでいる。これらの化合物は、三次元分子形態を有する、高分子量で、高度に分岐した多官能性分子と特徴付けることができる。このような“カスケードポリマー”3bの実現に採用される合成戦略は、初期コア含有率、分子構成単位、分子空隙、分岐数、密なパッキング限界、及び所望の多孔度、更に他の因子4を包含する種々の因子の考慮を要する。前述の構成単位の選択は、そのコア分子が要求する分岐の型、更に該カスケードポリマーの各連続層又は“階層”の結合に利用する技術により支配される。
本出願人は、カスケードポリマーの新規製造法、特に多様な末端官能基を有するアルキル炭素から本質的に成る単分子ミセルを提供する新規製造法を開発した。このような化合物は、本出願人によって米国特許第5,154,853号（1992年）に開示されている。
本出願人による前述の化学の更なる進展は、前記単分子ミセルの特性が、内部の反応性サイトの共有結合性の集成体に起因する、特別に設計された、球形の一連の巨大分子内部の規則性及び化学の最初の評価をもたらすことを明らかにしている5,6。類似の樹状の種は、アミド4,7,8、エーテル9,10、ホスホニウム11、シリコーン12、ゲルマニウム13、及びアリール14-19の内部結合及び官能基で構成されている。
しかしこれらの全システムの中で、今日までに形成された３種類のシステムのみが、それらの内部の親油性領域内で、特定の位置の化学修飾を行う可能性があることが確認されている。これらの領域内に実際の空間が存在する場合は、これらの親油性領域は、“空隙域(void regions)”と称される。これらの“空隙域”の合計は、そのカスケードポリマーの合計“空隙容積”を構成している。このような共有結合性修飾が可能な内部空隙域を有する現在公知の化合物は、特異的に配置された内部置換基又は不飽和中心を有する炭化水素で構成されたカスケード中間体であって、例えば本出願人の前述の特許（米国特許第5,154,853号）で開示されたジアルキルアセチレン性部分、Moore及びXu19によって明らかにされた、分岐中心間に剛性のポリアルキンのスペーサー又はコネクターを有し、従って不完全な化学転移となりやすく、その結果ステアリックな(stearic)相互作用のために不斉であるような化合物、並びに前述のTomaliaの特許で開示された、分岐点間に短い結合を有し（従って空隙容積は最少となる）、かつ純粋なsp3混成軌道を下回る、内部架橋しているトリアルキル置換された窒素原子を有し、内部に求核置換の困難性を生じる、アミノ分岐化合物である。
重大なことに本出願人は、本願明細書に記載したカスケードポリマーのジアルキルアセチレン部分も、接近容易な空隙域内に特異的に配置されることを発見している6。本出願人は、ジフェニルヘキサトリエン(DPH)、フェノールブルー(PB)、ナフタレン、クロルテトラサイクリン(CTC)及び塩化ピナシアノール(PC)を含む分子ゲストプローブを、公知の化学20-24を用いてこのようなカスケードポリマー類の基礎構造に接近するための、ミセルのプローブとして使用することができることを証明している。
本出願人の化学修飾への空隙域の接近容易性の証明は、球形で対称性の樹状巨大分子内の内部部分を操作し、カスケード構成時の導入又は保護が別法では困難であるような内部に配置された、感度の良い及び／又は反応性の基を、構成後に容易に取込む能力の開発を導いている。更に詳細に述べると、カスケードの基礎構造内部への金属及びメタロイド中心の導入が実現されている。一般に、メタロスフェア、スーパークラスター、単分子の金属ミセラン及び非金属ミセラン、メタロイドミセラン、誘導ミセラン又はミセランと呼ばれるこのような誘導された化合物は、薬学的に有効な物質の送達が現時点では困難であるような、様々な金属及び非金属のドラッグデリバリーに使用することができる。医薬としての担体−金属組み合わせ利用には、金属／非金属の担体それ自体が十分に低用量では、十分な金属／非金属を部位に送達することができないという問題点がある。本発明は、高濃度の金属／非金属部分（複数）を、比較的低用量の担体（ミセランシステム）で、部位に送達する手段を提供する。
空隙域への接近容易性は、様々な手段によって達成することができる。接近容易性は、巨大分子の階層の合成時に実現することができるか、もしくは該分子の様々な操作によって合成後に実現することができる。該分子のこれらの操作は、該分子のサイズを増大し、その後減少することによって達成することができることがわかっている。従って、これらのサイズの増大及び減少は制御することができ、そのため本発明は、クロマトグラフィーなどで使用されている分子サイズ標準の分野に関連することができる。前述の研究を基に本出願人は、本発明に従って構成されたミセルの特異的化学性質を発見した。このことは、これらをサイズマーカー標準として使用されるようにサイズ操作することを可能にしている。更に該分子は、特定のサイズの変更が、分岐アームの柔軟性、末端基、及び該分子を取り巻く環境によって左右されるように、優先的に構成される。
本発明の要約及び利点
本発明においては、ミセルが、少なくとも１個のコア原子及び該ミセルの表面層を形成している該コア原子から分岐している複数のアームを有しているような環境において、単分子ミセルを操作する方法を提供している。この方法は、該ミセルの複数のアームを可逆的に伸長し、該ミセルを拡張及び収縮する一方で、該環境中で、そのミセルの表面層の溶解度を可逆的に変化する工程を含んでいる。更に本発明は、コア原子から伸長し、かつ流体力学的反応基を各アームの末端とするような、多数の柔軟な分岐アームを有するコア原子を形成する一般的工程によって、単分子ミセルを調製する方法を提供する。
更に本発明は、コア原子、並びにそこから伸長し、かつ各アームが流体力学的反応基を末端としている多数の柔軟なアームから本質的に成る単分子ミセルを提供する。
【図面の簡単な説明】
本発明のその他の利点は、添付図面と共に以下の詳細な記載を考慮することによって、本発明をより良く理解するにつれて、容易に理解されよう。ここで：
第１図は、代表的ミセランモデルの第二階層、並びに様々なゲスト及びプローブ分子の拡張及び収縮を示した図であり；
第２図は、第１図で示した代表的ミセラン内の、様々な分子プローブの非結合性取込みのコンピューターによる描写であって、各々：(A)バックミンスターフラーレン、(B)ジフェニルヘキサトリエン、(C)クロルテトラサイクリン及び(D)ナフタレンであり；
第３図は、画像合成した分子測定器(superimposed molecular ruler)による第１図で説明した単分子ミセルの第三階層同族体の伸長した状態の部分図[Å単位に分割された]、並びにこの同族体が有する該空隙容積（孔及びクレバス）の断面図であり；
第４図は、単分子コバルトミセルの第一階層の調製、及びそのオレフィンとの反応を示し；
第５図は、その親油性コア内に多数のプラチナ中心を含有する、単分子プラチナミセルの調製を示し；
第６図は、代表的な銅を基本とした単分子メタロミセルの合成を示し；
第７図は、それぞれ４及び12個の内部オルトカルバボラン部分を有する単分子カルボラノミセルの第一階層及び第二階層の調製を示し；
第８図は、４個以上の内部カルバボラン単位を有する単分子カルバボランミセルの層状の階層を示し；並びに、これらの単分子ミセルの注目される階層構成の方法論によって実現可能な、多（非）金属サイトの組み合わせの容易な調製を説明し；
第９図は、本発明に従って生成されたミセルのカスケード合成のための、構成単位“モジュール”を示し；
第10図は、本発明に従って生成された、アルコール、酸及びアミンを末端とするカスケードポリマー（ミセル）誘導体を詳細に説明している逆合成“ツリー”を示し；
第11図は、基本的LEDパルス配列、勾配パルス(gradient pulse)であり、調和しかつ等間隔に配置された５種のパルス列(train)中の少なくとも２個のパルス、相周期、並びにTeが抑制第二エコーに使用されている間に均等に減衰(homospoil)されることがあるパルスを表わし、；及び
第12図は、298Kでの、酸性、中性及び塩基性溶液中のカスケード108アミンポリマーに関する、K2（Δ−δ／３）に対する主要ポリマーピークの面積のグラフである。
発明の詳細な説明
本発明は、内部空隙領域を有する単分子ミセルを提供し、この空隙領域は、ゲスト（複数）との共有及び非共有結合が可能な反応性サイトを有している。本発明の単分子ミセルは、ミセルとして作用するカスケードポリマーである。一般にこのような単分子ミセルは、前述の本出願人の米国特許第5,154,853号に開示されている全てアルキル分子の形状であるか、もしくは前述のTomaliaの特許において開示された、窒素コア又は分岐サイトを有する形状であることができる。このような化合物は、前述の文献に従って行われる連続した階層の追加の数によって決まる、あらかじめ定められた分岐を有する。従来又は通常の意味で使用される用語“ミセル”の語源は、ミセルを構成している個々の分子においては認められない独特な特性（例えば、水不溶性物質の水への可溶化）を有する単位として機能する、多くの単純な分子の非共有的に連結した集成体（凝集塊）を意味し；従って、本願明細書中では、単分子ミセル又はミセランは、従来のミセルと同じ機能（複数）6を行うことができる、共有的に構成された超構造を有す、１個の巨大分子を意味する。更に前述の用語は、該単分子ミセルの化学的に接近容易な親油性内部への、金属又は非金属の特定の型の取込みを意味する。用語配位子は、いずれかのサイトが、金属又は非金属部分へ、電子対のような電子密度を供与し、その結果共有又は非共有結合を形成する能力を有することを意味している。この用語は最も頻繁には、N、P、O及び／又はSのような原子と結合している、もしくは錯体を形成している金属を論ずる場合に使用される。用語ゲスト（複数）は、このカスケードフレーム構造の内部又は表面に導入される、いずれかの金属又は非金属（もしくはそれらの適正な組み合わせのいずれか）の種（複数）を意味する。ゲストの導入は、共有結合の形成のために不可逆的、もしくは容易に破壊される非共有結合（例えば水素結合）の形成のために可逆的であることができ、もしくは親油性−親油性及び親水性−親水性の引力のために、可逆性であってもよい。
本発明に従って生成されたミセルは、少なくとも１個のコア原子、好ましくは炭素原子、並びにこのコア原子から分岐しているアームを有すると説明することができる。これらのアームの末端、もしくはおそらくアーム中央部により大きい分岐を伴う末端は、折れることができ、該ミセルの表面層を形成する。このミセルの表面は、即座に該ミセルが配置されている周囲の環境に晒される。この環境は、pH、親油性−親水性の特徴のような特性によって決まる、一定の流体力学的性質を有するであろう。
該ミセルの表面は、容易に金属イオンで被覆することができる。一価、二価及び三価の金属は、ほとんどのミセル又は酸性システムによる金属イオンの溶解と同様に、末端のカルボキシル基などを介して直接又は間接に結合する可能性がある。
該ミセルは、柔軟な、各アームが流体力学的反応基を末端基とするような、枝又はアームを有すると特徴づけることができる。用語“柔軟”は、これらのアームが、コア原子から伸長し、その後逆にコア原子に向かって折れることが可能であることを意味する。柔軟性は更に、これらのアームの、コア原子に対し伸長及び収縮する相対的能力を表わしている。従って、下記に記すように、流体力学的特性を有さない所定の環境における該ミセルの拡張能力を制御することによって、これらのアーム又は枝がコア原子から長く又は短く伸長することができるように、これらの枝又はアームを、化学的に変化させることができる。これらのアーム又は枝の柔軟性と共に、末端基の性質も、異なる環境における該ミセルの拡張に影響を及ぼすことができる。従って、特定の流体力学的反応基の選択は、これらの分子の流体力学的半径の相対的拡大及び収縮に影響を及ぼすことができる。
用語“流体力学的反応基”とは、その環境の流体力学特性に基づいて外側の環境と反応する、アーム又は枝の末端に結合することができる化学基を意味する。例えば、アルコール、アミン、カルボキシル、チオール、ホスフィン、アンモニウムイオン、スルホニウムイオン、ホスホニウムイオン、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、及びカルボン酸塩のような基、更には他の公知の反応基を、その周囲の環境の流体力学的特性に基づいて修飾することができる。例えば、pHのような流体力学的変化は、カルボキシル基及びアミンを、プロトン化及び脱プロトン化することができ、かつこれによって該環境におけるこれらの反応基の溶解度特性が変化する。該ミセルのアーム又は枝の柔軟性と組み合わせた増加した溶解度は、アームの拡張、並びにそれに付随するミセルの流体力学的半径の有効な増大を生じるであろう。実質的に、その分子はより巨大になる。同様に、この溶解度の減少は、その分子を収縮するであろう。
枝又はアームの長さが顕著に増大すると、これらのアーム又は枝は、該ミセル内部に折れることができ、これによってそのアーム又は枝の末端基は、必ずしも露出するとは限らず、逆にむしろ中央部となることがわかっている。従って、この方法で露出された流体力学的基も、同じく該ミセルの拡張及び収縮に影響することができる。
以下に論じるように、本発明に従って生成されたミセルのこの特性は、該ミセルの広範な用途を提供する。
該ミセルの分岐したアームで取り囲まれたアルキル炭素類は、それによってコアを限定する。前述の特許は、該分子コアへの、窒素、酸素、イオウ又はリンの分子の取込みを開示している。これらの分子は、その基礎構造の空隙域内に配置されるが、その中で化学結合はしない。更に、そのコア領域又は表面のいずれかにキラリティーを導入することが可能であり、これによってキラル分子を分解しかつ認知する能力を有する客観的に活性な表面及び／又は内部を伴うキラル球が形成される。
前述の特許は、本発明に従って生成された単分子ミセルが、枝、先に定義されたコア、及び４級又は３級中心（それぞれ炭素のコア又は窒素の分岐サイトである。）の関連によって生成され、かつそれらの上に層状になった各追加階層によって生じた、所定の多孔性を有することを開示している。このコア内部の多孔性は、４級又は３級中心間の距離の増減；すなわち、分岐アームの長さの変化によって、変えることができる。
前述のように、本発明に従って生成されたミセルの表面特性は変えることができる。例えば、カルボキシル表面を生成することができ、これによって、該ミセルを、洗剤及び界面活性剤に有用なものにし、更にpHに反応性とする25。その表面成分の溶解度を増加するようなpHの変化は、樹状アームを拡張することができ、これによって、該単分子ミセルの空隙域への接近容易性をもたらす。次にpHを元の値に戻すことで、該樹状アームを収縮することができ、この結果再度その空隙域が閉じられる。以下に詳細に論じているように、該単分子ミセルが保持されている環境を変化することによって該単分子ミセルの溶解度を変化する方法は、化学修飾のために該空隙域への接近容易性を提供するために使用することができる。
カルボキシル基、ヒドロキシル基、及びアミンに加え、他の酸性、中性及び／又は塩基性の官能基類を、前記米国特許第5,154,853号に開示された単分子ミセルの空隙域に隣接する樹状アームの表面又は内部に取込むことができる。本発明に従って生成されたこれらの単分子ミセルの空隙領域は、特徴付けられている。同じくこのミセルを限定する樹状アームの拡張及び収縮の性質も、特徴付けられている。
第１図は、本発明に従って生成された酸で被覆された単分子ミセルの第二階層の拡張及び収縮の図で、さらには該カスケード基礎構造内に配置された、空隙域、及びそれによる総空隙容積を描いている。取込みが示されている結合していない分子ゲストは、ジフェニルヘキサトリエン(DPH)、フェノールブルー(PB)、ナフタレン、クロルテトラサイクリン(CTC)及び／又は塩化ピナシアノール(PC)であるが、これらに限定されるものではない。
前述の空隙域のサイズは、第2A図に示したように、９ÅのC60バックミンスターフラーレンの取込みによって、計算によって表わされている。示されているように、このような４種の球形のゲスト（複数）は、第１図に示された分子内に都合よく迎えられる。更に、第２図は、第１図の部分的に拡張された分子内につながれている、他のこれまでに使用されたプローブを示し、これらの単分子ミセルの多孔性を明らかにしている。階層が継続的に成長するにつれて、これらの空隙領域は、取込まれかつ巻き込まれるが、完全に密になることはなく、構成はカリフラワーの成長と全体的に類似し、de Genessによって先に定められた点は、N-架橋した樹状種26を表わしている。
第１図の、単分子ミセラノイック酸の第三階層の同族体は、深さゲージによる拡大透視図でみた場合、第３図のように、顕著な空隙領域及び40Åにほぼ近い伸長した半径であることを明らかにしている。収縮した配座異性体の横断面は、該分子のフレーム構造内の孔及び空洞を明らかにし、これも第３図に示されている。
本出願人の前述の特許において、ベンジル保護された単分子ミセリノイック酸（式１及び２）は、不均一かつ触媒的に還元され、Pd-C、エタノール、及びテトラヒドロフランによって、対応するアルカノール類をもたらすことが、これまで注目されている。付随する内部アルケンの水素化は、従来の条件下で、簡単に進行し、本発明の化学的修飾を容易にする枝の柔軟性及び内部官能基の接近容易性を示している。本出願人は、表面に“密なパッキング”の徴候が認められないので、ゲストに対し共有及び非共有結合が可能であるような接近容易な反応性サイトを発見している。本発明において、この球形の対称性の樹状巨大分子内でこれらの部分を、構成後に操作するための手段が提供されている。これは、内部に配置された感度の良い及び／又は反応性の基を容易に取込むことを可能にするが、カスケードポリマーの構成時には、基の導入又は保護は困難である。
このような反応性サイトは、単座、二座及び／又は三座であることができる。単座反応性サイトの例は、オレフィン、アミン、エーテル、スルフィド、ホスフィン、エステル、アミド、酸、ピリジン、ケトン、アルデヒド、イミン及びハロゲン化物である。二座反応性サイトの例は、アセチレン、アミン対（ジアミン）、エーテル対（ポリエーテル）、無水物、イミド、ケトン対（ジケトン）、ピリジン対（ビピリジン）、アミド及びエステルの対、スルフィド対（ジスルフィド）、ホスフィン対、ハロゲン化物対、カルベン対、アセチレン対（ジイン）、アルケン対（ジエン又はオレフィン）、チオエーテル、チオアミン、チオリン酸、ホスフィノアミン及びホスフィノエーテルである。三座反応性サイトの例は、テルピリジンである。
これらのゲストは、少なくとも１個の反応サイトに結合した、金属又は非金属の配位子であることができる。一般に金属錯体として公知である取込まれた金属の例は、コバルト、プラチナ、銅、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、鉄、ロジウム、イリジウム、ニッケル、銀、及び金である。以下に記載するように、このような金属は帯電した場合、共有結合及び／又は水素結合によって、単分子ミセルの空隙領域内に結合及び捕獲されることができる。本発明の化学は、これらの単分子ミセルの様々な選択された領域内に、このような金属イオン又はクラスターを選択的方法で捕獲することを許容する。従ってハイブリッド又は単分子メタロミセルは、既知の量の様々な金属をこれらの単分子ミセルシステムに特異的に取込むように構成することができ、所望の化学特性を最終生成物に提供する。
例えばコバルトは、前述のように、該単分子ミセルが拡大している間に、その空隙領域内で共有結合され、その後該ミセルの収縮によってその中で保護される。このようなコバルトのスーパークラスターは、１個の単分子ミセルが多数のジコバルト中心を含むことができ、接近容易な空隙域に近接する樹状アームにで許容できる反応サイトの数によってのみ制限されるよう、製造することができる。前記コバルトスーパークラスターの使用は、パウソン−ハンド(Pauson-Khand)反応27として公知の、特異的に配置された炭素−炭素結合を形成する化学反応の仲介を含む。類似のジコバルト錯体は、他のアルキン及びアルケンと反応することが公知である。
同様に非金属類も、前述の単分子ミセルに取込み、非金属スーパークラスターを形成することができる。このような非金属類は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、錫及びジルコニウムを含む群から選択することができる。これらは一般にメタロイドとして公知である非金属を含み、これらは新たに炭素−炭素結合の形成するような用途に使用することができる。
ホウ素は、ホウ素原子の性質によってホウ素クラスターを形成することができ、より高次(higher order)の種を形成する点で特殊であることは注目しなければならない。この例は、デカカルバボラン(B10H14)の、アルケン反応サイトとの記載された反応（実施例参照）である。
更に詳細に述べると本発明の好ましい実施態様は、式２（式中、R基は更に４級の分岐を示すことができる。）に示したように、炭素コア原子、及びそこから伸長している本質的に全てアルキルのアームから本質的に成る単分子ミセルを提供する。各４級基は、少なくとも４個の別個の空隙域を限定し、これらの各空隙域は、実質的に親油性である。示されたように、これらの空隙域の少なくとも１個は、式２のように、少なくとも１個の反応サイトを、アルケンの形状で有する。この分子は、空隙域にポリアルキン基を含有することができる。公知の化学によって、これらのアルケン基を、前述の単座、二座及び／又は三座である様々な官能基に誘導することができる。
前述のように、これらの単分子ミセルの表面層は、該ミセルの表面への帯電していない官能基の付加による親油性のもの、もしくは帯電した又はより親水性の部分の取込みによる親水性のもののいずれかで形成することができる。このような化学知識は、当該技術分野において周知である28。
代わりに前述のミセルは、該アームで限定される多数の階層を有することができる。これらの各々の階層は、ペプチド結合を介して次の階層に結合している部分から伸長している３本の枝を有する。下記の考察及び実施例は、前記ペプチド結合を有する化合物の合成を論じ、かつ実施例を提供する。前述の枝又はアームに対する他の化学修飾同様、種々の結合が、枝又はアームの柔軟性に影響を及ぼすことができ、これによって枝又はアームの末端の流体力学的反応基の性質と協力して、カルボキシル基の拡張及び／又は収縮する量に影響を及ぼすことができることは注目しなければならない。更にこれらの末端基が、その環境の性質に左右されて拡張及び収縮に影響を及ぼすにもかかわらず、該アームの増加した柔軟性又は剛性をもたらすこれらのアーム又は枝の修飾が、収縮及び拡張の量に影響することは注目しなければならない。例えば柔軟なアルキル枝を伴う単分子ミセルは、より剛性のベンゼノイドアーム又は不飽和サイト（例えば、C=C又はC C）を有するアームで構成された単分子ミセルよりも多く、収縮（もしくは拡張）する能力を有するであろう。このような組込まれた剛性は、“自由度”又は枝を折り畳みかつ曲げる多くの方法を制限することによって、拡張及び収縮を制限することができる。
本発明は更に、ゲストと共有結合及び水素結合することが可能な反応サイトを有する内部空隙領域を含み、かつミセル構成後に空隙領域内の反応サイトにゲストを結合するような単分子ミセルを形成する工程を一般に含む、カスケードポリマーを製造する方法を提供する。前記配位子は、実際にはこの空隙領域内に包含され、これによって該ミセルはゲスト（複数）をその周囲の環境から保護する。該ミセル内で結合したこれらの多重錯化合物の量は調節することができ、これによって該単分子ミセル内に金属−及び非金属−クラスターを形成する。
この単分子ミセルの構成法は、該カスケードポリマーにおいて所定の内外の位置に配置された、固定され、制御された、予測可能で、かつ証明可能な反応サイト（配位子）の数を最終的にもたらす段階的なものである。従って、該巨大分子のフレーム構造の内側、更には外側に取込むことが可能な、金属及び非金属種（ゲスト）の数及び位置も、同じく固定され、制御可能であり、かつ予測可能である。配位子へのゲストの結合の証明は、標準的分光技術、特に1H及び13C NMR分光計を用いて容易に確認される。内部に取込まれた種の数は、所定の反応サイトを有する樹状アームのサイズ及び数に直接関連している。従って、４個の正確に配置された内部反応サイトを有する第一階層の４方向性単分子ミセルは、正確に決定された位置に、４個の取込まれた種（金属又は非金属）を有するであろう。12個の所定の反応サイトを有する第二階層の４方向性単分子ミセルは、反応後に、12個の正確に結合したゲストを含み、他も同様であろう。これに関して、結合した種の数は、我々のカスケード構成の方法を基に、特定の座で良く調節される。例として、前述の本出願人の米国特許第5,154,853号の単分子ミセルの調製において使用された、水素化されたポリアルコール中間体、並びに本願明細書中に記載されかつ下記に例示されたホウ素スーパークラスター及びコバルトミセラン29がある。たとえ純粋な生体分子ミセル構造とはいえないものを用いる不完全な転移のためにエラーが存在したとしても、対応するメタロ−又はメタロイド−ミセラン誘導体への連続した転化は、内部の金属中心の数に比例して、触媒活性を有するであろう。
一般に本発明は、コア原子から伸長し、かつ流体力学的反応基を各アームの末端とする多数の柔軟な分岐アームを有するコア原子を形成することによる単分子ミセルの調製法を提供する。用語“コア原子”、“柔軟な分岐アーム”及び“流体力学的反応基”は、前述のものである。しかし、重大なことは、本発明の単分子ミセルの調製によって、その環境に反応する拡張及び収縮の機能を発揮するように、単分子ミセルが調製できることである。
更に詳細に述べると、この一般的方法（非公開の実施例において詳細に実証した。）は、枝の末端がペプチド結合条件下のアミド化から保護されているような分岐したアミン基で、テトラ酸(tetra acid)コアをアミド化することによって、第一階層を形成する工程を含んでいる。その後この枝の末端を脱保護し、かつ次に前記第一工程を反復して、追加の階層を形成する。最終的にこの枝を、流体力学的反応基によって末端形成する。
この末端形成工程は、酢酸塩を末端とするモノマーで酸を末端とする枝をカップリングし、酢酸塩を末端とする枝を提供し、その後この酢酸塩をエステル転移反応交換してアルコール末端を形成する工程を含む。アミン末端は、酸を末端とする枝を炭酸塩を末端基とするモノマーでカップリングし、炭酸塩を末端とする枝を提供し、かつこの炭酸塩を酸で処理し、アミン末端を形成することによって生成される。アミン及びアルコール末端を調製するためのこれらの合成法は、下記の実施例の項目で詳細に例証する。
更に、前述のミセル調製法は、前述の枝又はアームの柔軟性を変更して、そのアームが伸長する範囲を変更する工程を含むことができる。例えばオレフィン、又は不飽和部分、例えば下記式のシス置換された炭素−炭素二重結合の取込みは、炭素−炭素二重結合（＞C=C＜）の回転が制限されるために、分岐鎖の柔軟性を減少するであろう；
0003690751.tif 000002
（式中、R=は、置換基（すなわちアルキル）のいずれかであるが、水素ではない。）。このことは、下記式の“トランス”置換された二重結合とは逆である：
0003690751.tif 000003
下記式の異性化は、通常の条件では生じず：
0003690751.tif 000004
通常“シス”から“トランス”への異性化は、熱及び光のようないずれかの外部刺激の結果のみ生じる。
このような基の単分子ミセルの枝（複数）への配置は、その枝に“分子キンク”を物理的に生じ；従って、これらの不飽和サイトを有するアーム（複数）は、シス二重結合を有さないと考えられる限りは、伸長することができないであろう。前述の単分子ミセルのいずれかの階層が、結合したモノマーにつき少なくとも１個の炭素−炭素二重結合を有する場合は、その結果この単分子ミセルの表面は、二重結合を有さない場合よりも、該単分子ミセルの中心から離れて物理的に外側（exteracle）であることはできない。
炭素−炭素二重結合は、当該技術分野において周知のいくつかの方法で導入することができる。このような方法のひとつは、炭素−炭素二重結合取込みとモノマー連結性の組み合わせである。これは、ホスホニウムイリドを、アルデヒドのようなカルボキシル基でカップリングし、炭素−炭素二重結合を生成する、ウィッティヒ反応として公知である。
分岐鎖への“分子キンク”の取込みの考え方は、類似の幾何構造を持つ他の基を含むように拡大することができ、例えば錯体形成したビピリジン；
0003690751.tif 000005
及びフェナントレン；
0003690751.tif 000006
又は、二置換ベンゼンのように簡略なものである。
0003690751.tif 000007
カスケード超構造におけるこれらの型の基の包含が、拡張を阻害する一方で、剛性も、同じく自由な立体配座度の喪失のために、収縮の範囲を減少する。鎖又は枝がより自由度を持つに連れて、得られる立体配座が増し、その結果より緊密となっていくであろう。枝の“自由度”が少なくなると、これを受け入れることができる立体配座が小さくなり、“キンク”でない炭素が同数の鎖同様、緊密となることはできないであろう。
前述のように、該単分子ミセルは拡張することができ、金属及び非金属ゲスト又は反応サイトの接近を許容し、これによって該ミセルの構成後に空隙領域内の錯体中心（複数）への接近の手段を提供する。触媒サイト（複数）への接近が達成5されると、一過性のゲスト（複数）は該反応サイトに結合し、該ミセルは収縮し、該一過性のゲスト（複数）を含有しかつ保護する。前述のように、１個以上のこれらの触媒サイトへの接近容易性を提供するこのような拡張は、例えば外部の環境溶媒又は媒質のpHの変更25のように、その環境を変化させすることによって達成することができる。更に、親油性溶媒により溶解するような表面を有するこれらの単分子ミセルは、通常の有機溶媒、例えばCH2Cl2、CHCl3、C6H6などに移動することができ、これによってこれらの親油性ミセルが拡張し、接近容易性をもたらす。その後このミセルを、より親水性の溶媒に戻すと、この溶媒は該表面を溶媒和することができないために30、収縮を引き起こす。これは、従来のポリマーについて、ポリマー膨潤を引き起こす、テトラヒドロフランのような有機溶媒によって明らかにされている。
前に示したように、本発明は、単分子該ミセルのアームを可逆的に伸長し、該ミセルを拡張及び収縮する一方で、環境中の該ミセルの表面層の溶解度を可逆的に変化することによる、環境における単分子ミセルの操作法を提供する。一般に、これは、この環境中の該ミセルの表面層の溶解度を増加するように、環境を変化することによって達成できる。具体的には前述のように、これは、環境のpHの変化、もしくは環境の親水性−親油性又は当該技術分野において公知である他の特性のいずれかの変化によっておこなうことができる。従って本発明は、該ミセルの流体力学的半径を可逆的に変化する方法を提供する。
本発明は、該ミセルの流体力学的半径を可逆的に変化することによって、該ミセルの空隙領域内へのゲストの包含と必ずしも関連していない用途を提供する。例えば、下記の実験的証左は、本発明に従って生成されたミセルは、正確に解っている外半径まで拡張することができることを明らかにしている。従って、本発明は、様々な分子のサイズ決定標準（すなわち、篩いわけ、クロマトグラフィー分離の標準）及び類似の方法に使用することができる。同様に該ミセルのサイズ決定する官能基は、所望のミセルの移動又はろ過を許容するために、特定の環境に対するミセルサイズの正確な設計を可能にする。これは生物学的用途に加え、工業的用途において有用であることができる。
金属、医薬などの様々なゲスト（複数）の該単分子ミセル包含の能力に加え、拡張及び収縮、その後特定の環境で拡張し、該ゲストを放出する本発明の能力は、本発明に優れた有用性を提供する。これらのミセルは、その環境中でゲストが装荷されるように、塩基性の環境又は酸性の環境、親水性の環境などのいずれかの、特定の環境において拡張するように設計することができる。前述及び下記の実施例において明らかにしたように、その後このミセルを、その環境から除去し、これによってその中にゲストを捕獲することができる。これは、標的が、ミセルの拡張も引き起こすような局所的環境を有することを意図して標的を設計することができる。別の表現では、該ミセルが酸性の環境において拡張し、かつミセルが収縮しつづけるような中性pHの環境又は塩基性環境に標的が包囲され（これによって該ゲストが含まれる）、該ミセルは酸性の環境を有する標的に到達する場合、このミセルは、その環境でゲストを放出するであろう。従って、本発明に従って生成された単分子ミセルは、担体として使用することができ、ゲストをシステムを通って搬送し、かつこのゲストを公知の局所的環境を有する標的で放出する。このゲストの送達法は、生物学的用途に加え、工業的用途で使用することができる。実施例に示されたデータは、ゲスト（複数）を包含しかつ放出することができることを示し、更に単分子ミセルが、そのミセルのアーム又は枝の末端基に応じてさまざまな環境において、拡張し、ゲスト（複数）を包含し、かつ収縮するように設計することができることを示すことによって、この有用性を明らかにしている。
前述の単分子ミセルに関するゲスト分子放出の標的は、ミセルが標的を通過する又は貫通する単一流路、もしくは循環システムを貫通する多流路を有することができるような循環システム中に局在してもよい。該ミセルを１個以上の流路を持つ循環システムにおいて維持されるような大きさに調節する場合、該ミセルを、この循環システムに送達することができ、該標的の流体力学的環境に該ミセルが循環するたびに、標的でミセルからゲスト分子が放出される。従って、工業的装置で、この装置のある部材が、その循環システムの他の部分とは異なる流体力学的環境の中であるような装置においては、該ミセルは標的サイトに送達されるゲスト分子を包含するように使用することができ、ここではミセルの収縮した状態が維持され、これによってこの循環システムを通じて該ゲスト分子が包含されている。該標的サイトが、ミセルが拡張しかつゲスト分子を放出するような流体力学的環境を有する場合には、このミセルは、循環システムによって標的サイトに送達され、かつその標的サイトで少なくともいくらかのゲスト分子を放出するであろう。これらのミセルは、循環システムによって標的サイトから移動するので、循環システムがミセルを標的サイトに再び戻すか、もしくは継続して放出するまで、これらは該ゲスト分子の残留物を含み続けるであろう。従って、本発明の単分子ミセルは、特異的部位でのゲスト分子の連続的標的化された放出のための循環システムにおけるデリバリーシステムとして使用することができる。従って、潤滑剤、抗感染薬(disenfectants)などの分子、又は触媒などのような活性分子を、特異的部位に送達することができる。
本発明の単分子ミセルは、アルケン部分を有するアームを含むことができる。このアルケン部分は、非プロトン性溶媒中でメタロカルボニルで処理することができ、この金属付加は、内部配位子サイト（複数）と錯体を形成する。
更に詳細に述べると、前述の金属部分は、コバルト、プラチナ、銅、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、鉄、ロジウム、イリジウム、ニッケル、銀、及び金を含む群から選択することができるが、これらに限定されるものではない。
前記非プロトン性溶媒は、CH2Cl2、HCCl3、CCl4、R-O-R'（式中、R及びR'は、アラルキル及びアリール基から成る群から選択される。）、C6H6、CH3C6H5を含む群から選択することができるが、これらに限定されるものではない。
本発明の単分子ミセルは、同じくポリアルキン部分も含むことができる。これらのポリアルキン部分は、還元条件下、及びアルケン部分へのホスフィン供与体の存在下で、０価の金属と結合することができる。このホスフィンは、熱分解し、該単分子ミセルの空隙領域内に捕獲された０価の金属を生じる。
別の選択肢は、二座のジアミノキレート配位子を有するアームを含む、該ミセルである。これらの化合物を生成するために、前述の結合工程は、この配位子への二価の銅のキレートから成る。詳細に述べると、この二座は、下記式の塩素を末端基とするモノマーの：
0003690751.tif 000008
（式中、RはCH2OR'，CO2R"，CN,、及びCH2NR2'"である（式中R'はMe，CH2C6H5，；R"はMe，Et，pr，bu(t)，CH2アリール、及びR"'はH,アルキル、アリール及びアルキニルである。）。）の、（2,3又は4-リチオメチル-2',3'又は4'-メチル）ビピリジンによるアルキル化によって、下記から成る群から選択された式を有する二座のジアミノを形成する：
0003690751.tif 000009
である。
これらの工程には、末端メチル基のリチウム化、及び更にポリハロゲン化物の付加の連続工程を続け、該単分子ミセルの空隙領域内に更に内部二座又は三座を形成することができる。
更に別の選択肢は、該単分子ミセルが、ポリアルキン部分を有するアームを含むもので、前述の結合工程が、このアルケンを、アセトニトリルで活性化されたデカカルバボランで処理することによって定義される。
前述の方法に従って、下記式の二座のジアミノキレート配位子を製造することができる：
0003690751.tif 000010
（式中、RはH、アルキル又はCH2OR"'で、（式中R"'はCH3，CH2C6H5である。）及びR'はCO2R"，CH2OH，CH2NH2，CN,又はCH2X（式中Xは、ハロゲン、OMs(OSO2CH3)又はOTs(OSO2C6H4CH3)である。）である。）。
下記の実施例は、金属及び非金属中心の単分子ミセルへの取込みを提供する、本発明の能力を明らかにするものである。
実施例
Ａ．コバルトとの錯体
コバルトによる金属ミセラン調製のための一般手順
１２−カスケード：メタン［４］：（５，６−ヘキサカルボニルジコバルト）ノニリジン：（２−オキサペンチル）ベンゼン
［第１生成コバルトミセラン］
ＣＨ2Ｃｌ2(１０ml)、テトラアルキン−ドデカベンジルエーテル｛１２−カスケード：メタン［４］：（５，６−イン）ノニリジン：（２−オキサペンチル）ベンジン｝（０．５ｇ）及びオクタカルボニルジコバルト（０．３０ｇ、０．８９ミリモル）の溶液をＮ2雰囲気下０℃で１２時間攪拌した。溶媒を減圧下で除去し、残留物を非水逆相クロマトグラフィー（Ｃ6Ｈ6）にかけてオクタコバルトドデカベンジルエーテルを粘稠な赤色油状物として得た（８８％）。
0003690751.tif 000011
３６−カスケード：メタン［４］：ノニリジン：（５，６−ヘキサカルボニルジコバルト）ノニリジン：（２−オキサペンチル）ベンゼン
［第２生成コバルトミセラン］
0003690751.tif 000012
これらの単分子ミセルの親油性コア内での反応性は、図４に示されるように、非プロトン性溶媒中で式１及び式２の内部アルケン部分をＣｏ2(ＣＯ)831で処理することにより導かれた。ジコバルトオクタカルボニルはアセチレンに対して錯体を形成することが周知であり、保護のために使用するのに成功している。31得られたジコバルト錯化アルキンは、保護基として作用するだけでなく、エン−インシクロペンテノン環化を促進し、32もって、内部親油性領域の化学変性により新規な一連の炭素環状置換ミセルになる。ゲストアルケンに結合した置換基は、１以上のミセルの空隙容量領域内の異種官能性の正確な配置を可能にする。
機能化末端アルケンゲストの情報は、形式上の２＋２＋１環化により考察される。即ち、コバルトスーパークラスター式３又は式４（図４）を４−ビニルピリジン又はアクリル酸メチルで処理して、式５ａ，ｂ又は７ａ，ｂ（図４）を与えねばならない。転換の利点としては、α，β不飽和カルボニル部分と正確に固定された試薬の取込みが含まれ、これらの誘導化単分子ミセル中の固有の空洞内の正確な“試薬の深さ”を確かめるために用いることができる。また、環化の位置化学への洞察も得られた。34a,35次に、試薬環境の種類（疎水性、親油性、移動度、濃度等）を、古典的ミセルに認められたものに関係させることもできる。
Ｃｏ2(ＣＯ)6の分離及び精製は、通常、高変換のためにエン−イン環化前に必要ないことが報告されている32。テトラアルキンミセラン（式１）をジコバルトオクタカルボニルで処理すると深紅色の粘稠なジコバルトヘキサカルボニル付加物（式３）を与える（≒１００％）。生成は、２００．３（Ｃ≡Ｏ）及び９９．６ppm[Ｃ2(Ｃｏ2(ＣＯ)6]における13C NMR共鳴の出現並びにＣ≡Ｃ及びα−ＣＨ2前駆体部分に帰属する各々８０．１及び１９．３ppmにおけるシグナルの消失によって証明された。更に、13C NMRスペクトルの対称性及び1H NMRスペクトルの激しい広がり並びに２０００cm-1におけるＩＲ吸収によって支持された。
４−ジコバルトクラスターは、コア原子から６．４Åより大きくない距離の４つの不連続の位置で結合した。同様の1H及び13C NMRスペクトルシグナルは、ドデカアルキン誘導化ミセラン（式２）をＣｏ2(ＣＯ)8で処理してドデカジコバルトスーパークラスター（式４）を得る際も見られる。各段を加えるにつれて、内部アルケンサイト数が増加し（４→１２→３６→１０８．．．）、もって、各組のアルケン中心がコアから不連続の距離に配置される（各々６．４、１７．３、２８．４及び３７．４Å）；各中心は次の錯体形成に用いうる。ジコバルトクラスターがアルケン部分の保護基であるので、６．４Åの最初の４クラスターは次の段の構築中も維持された。１２当量のＣｏ2(ＣＯ)8を加えると１６−ジコバルトクラスターを有するミセル化合物を与える。この手順を繰り返して段を加え、親水性表面コート内に５２（４＋１２＋３６）又は１６０（４＋１２＋３６＋１０８）ジコバルトクラスター中心を与えることができる。
単一の金属源に限定されない。各段は、異種金属イオン又はクラスターを取込むことができる。即ち、段１の最初の４−ジコバルトクラスターは段２の１２０Ｐｔ（０）（次の項）サイトによって覆われる。各段は前の層と独立して構築されるので、化学安定性が次の段の結合中に維持されるのであれば、多くの可能性がありそうであり達成できる。
Ｂ．白金との錯体
樹状“空隙領域”への取込みは、Ｐｔ（Ｏ）のような０価金属の取込みが含まれる。37即ち、Ｒ3Ｐ（Ｒ＝アルキル、アリール又はアラルキル）の存在下還元条件（ＮａＢＨ4、ＥｔＯＨ）下にＫ2ＰｔＣｌ4から生成されたＰｔ（Ｏ）を利用すると、上述のように、不飽和中心のサイズ及び数によって単分子ミセル（図５）のプラチノサイクル（式７又は式８）になる。段を加えるにつれて、空洞は結局封鎖される（密度の高いパッキングの始まり）。しかしながら、室温及び上記温度の表面官能性の容易な分子運動のためにまだ多孔性である。即ち、金属小球内のプラチノサイクルの熱分解により、揮発性Ｒ3Ｐリガンドを不可逆的に遊離して内部親油性微環境内で捕捉されたＰｔ（Ｏ）37が生成される。
これらの金属ミセル試験は、ポリＰｄ（０）付加物の調製を含むように拡張することができる。これらのパラジオサイクルは酸化及び熱のような内部パラメーターに対して安定性が小さくなるが、白金相対物と同様の化学を示す。31
不活性炭化水素ポケット内で金属（０）化合物を生成及び移動すると、小さな、例えば、Ｐｔ（Ｏ）n′クラスターを与える。単一ポケット内での移動性は、少なくとも４つの同じＰｔ（Ｏ）nクラスター中心を与えるが、相互領域移動が起こる場合には、“コロイド遷移金属クラスター”38が可能である。同様の技術により、他の白金族金属を取込むことができる。38空洞内移動が起こる場合には、クラスターは一定数の金属原子に限定され、各クラスター及び対称性が保持されるが、空洞内金属原子移動が起こる場合には、クラスターサイズは可変でありかつ金属ミセルの分子非対称が生じる。
Ｃ．銅との錯体
銅による“金属ミセル”は、束縛金属中心によって生じた高求電子性のために１０6だけホスホジエステル加水分解［例えば、神経物質ＧＤ；(ＲＯ)2ＰＯＦ］の速度を著しく高めることがMengerによって示されている。2適切なＣｕ2+リガンドをカスケードに導入すると、この能力を有する銅による金属小球となる。
銅による金属ミセルは、二座ジアミノリガンドを取込む新規なカスケードビルディングブロックから構築される。クロロ終結モノマー［４−（３−クロロプロピル）−４−（３−ベンジルオキシプロピル）−１，７−ジベンジルオキシヘプタン］5を（２−リチオメチル−２′−メチル）ビピリジン39でアルキル化すると、必要なキレートサイトを有する剛直のビルディングブロック（式１０）を与える。選択金属化が証明されているので、40,41,42引き続き残りの末端メチル基をリチウム化すると共にポリハライドコア5(例えば、４、１２又は３６末端ハライド等)を添加すると、これらの内部二座（図６）を有する一連のカスケード下部構造（式１１）を得る。
Ｄ．ボロンクラスター
ボロンスーパークラスター調製のための一般手順
１２−カスケード：メタン［４］：５，６−１，２−ジカルバ−ｃｌｏｓｏ−ドデカルボラン）ノニリジン：（２−オキサペンチル）ベンゼン
［第１生成ボロンスーパークラスター］
アセトニトリル（１．０ml）と過剰のデカルボラン（０．３ｇ、２．４ミリモル）をＮ2雰囲気下２５℃で３０分間攪拌した。引き続き、トルエン（７．０ml）とテトラアルキン−ドデカベンジルエーテル｛１２−カスケード：メタン［４］：５，６−イン）ノニリジン：（２−オキサペンチル）ベンゼン｝（０．５ｇ、０．２２ミリモル）の混合液を加えた。２４時間還流した後、ＭｅＯＨ（５．０ml）と１０％ＨＣＩ（１．５ml）を加え、更に１２時間還流を続けた。２５℃まで冷却する際に、溶媒を減圧下で除去し、ＣＨ2Ｃｌ2(５０ml)を加え、引き続き１０％Ｎａ2ＣＯ3(２×５０ml)及び飽和食塩水（２×５０ml）で洗浄し、乾燥した（ＮａＳＯ4）。減圧下で濃縮した後、非水逆相クロマトグラフィー（１０：０．１ｖ／ｖＣ6Ｈ6：ＥｔＯＡｃ）処理して純粋なテトラ−１，２−ジカルバ−ｃｌｏｓｏ−ドデカルボランスーパークラスターを得た。
0003690751.tif 000013
３６−カスケード：メタン［４］：ノニリジン：５，６−１，２−ジカルバ−ｃｌｏｓｏ−ドデカルボラン）ノニリジン：（２−オキサペンチル）ベンゼン
［第２生成ボロンスーパークラスター］
実験手順は第１生成、１２−カスケード、ボロンスーパークラスターに記載したものと同様である。
0003690751.tif 000014
がん治療、詳細には、ボロン中性子捕捉療法は、最近の研究の課題となっている。44１，２−ジカルバ−ｃｌｏｓｏ−ドデカルボラン（ｏ−カルボラン）によって与えられた腫瘍部位におけるボロンの高濃度の局在化及び引き続き中性子の活性化により、α−粒子に対する10Ｂ（自然存在量２０％）及びがん細胞複製を妨害する7Ｌｉの減衰がもたらされる。水の可溶化は、これまでＢ10Ｈ10ｃｌｏｓｏ構造のイオン［Ｂ9Ｈ10］-ｎｉｄｏ構造への転換44a,b又は単一のｏ−ｃｌｏｓｏ−カルボランの小さな水溶性デリバリー分子への結合によるものであった。44cこれらの方法は、最少投与量でボロンの最大量をで送達するという利点を欠く。水溶性ポリカルボランカスケードは、この限界を克服するものである。
カスケードによるボロンスーパークラスターの初期の研究は、ポリアルキンモノマー式１（図７）をアセトニトリル活性化デカボランで処理することによるテトラキス（ｏ−カルボラン）45（式１１）の成功合成に集中した。同様に、ドデカアルキンカスケード（式２）をデカボランで処理してドデカ−ｏ−カルボラン（式１２）を得た。式１１及び式１２の生成の証拠としては、８０．１（Ｃ≡Ｃ）及び１９．３ppm（ＣＨ2Ｃ≡Ｃ）における13C NMRピークの消失及び２９．５ppm（ＣＨ2Ｃ2Ｂ10Ｈ10）におけるピークの出現が含まれる。1H NMRスペクトルは、ボロンでは４倍緩和急速速度によって生じると仮定された２．５２ppm（Ｂ10Ｈ10）において鋭い強いピークを示した。46カルボランの例外的安定性はスーパークラスター水溶解性を得るために用いられる。即ち、ベンジルエーテル部分（Ｐｄ−Ｃ）を水素化分解した後に、末端アルコール（Ｃｒ3、Ｈ2ＳＯ4）をカルボン酸基に酸化し、塩基で処理した後に必要な可溶化末端部分を与える。同様の手順に供すると、第３及び第４段カスケード中間体は、各々３６及び１０８のｏ−カルボランクラスターを有する水溶性スーパークラスターを与える。
また、付加した各段又はモノマー層をデカルボランで処理して内部ミセラン環境内で最大量のｏ−カルボラン基を得るカルボランスーパークラスターを調製する。即ち、第２及び第３生成カスケード（式１３及び式１４）は、各々１６及び５２のｏ−カルボラン部分を有する（図８）。
Ｅ．確認
構造の証明はＮＭＲ分光法で明らかにされる。5これらの異方性中心の親油性コア内の封入体は、封入ゲスト部分及びその直接環境のＮＭＲ実験を容易にする。これらのデータから、小球状（Hartleyモデル）ミセル内の封入度（貫通性）に対する洞察が得られる。電子顕微鏡は、生成物のサイズ及び形を目で見るために用いられる。これらの小球状中／高分子が種々の溶媒及びｐＨ条件下で膨潤及び収縮するので、これらの内部金属座に対する到達制御が極めて厳格な条件で得られた。適切なゲストのこれらの接触サイトの可能性への導入は、非プロトン性ゲストがこれらの親油性内部領域を好むので、水性環境中で実現される。金属接触サイトを含む内部親油性ポケットを有する水溶性単分子金属ミセル及びメタロイドミセルの合成、確認及び化学が本明細書で開示される。
上記実施例は、本発明の樹状高分子内で化学手段により空隙領域を充填することを証明するものである。層が追加されるにつれて、これらの樹状系において表面の“密度の高いパッキング”の始まりに束縛が課せられる。本発明の化学は、分子間及び分子内ホスト−ゲスト相互作用及び個々のミセル環境内で所定の深さの化学転換を使用する。従って、本発明は、この環境と相互作用するミセルの外部だけでなく単分子ミセルの親油性内部も使用する手段を提供することである。これらの改良は、周囲環境と劇的な方法でミセルの反応を可能にする。生理的周囲環境は、そのような相互関係によって激しく改良することができる。そのような改良は本来医薬に用いられ、ミセルは薬理的デリバリー機構を与える。
Ｆ．ミセルの流体力学比率のｐＨ依存性の証明
次の実施例は、可撓性分岐アームを有しかつ各アームをアミン又はアルコールのような流体力学反応性基で終結させる単分子ミセルの合成を示すものである。データは、顕著なｐＨ依存性を示す。従って、次の実験は、本発明のミセルの合成方法及び環境を変えている拡張特徴を示すものである。
Ｇ．合成態様
図９に示されるように、４−酸１及びアミン２及び３は容易に用いうるが、アミン４の展開は図１０に示されるように、逆合成図によって示される戦略の追跡を可能にした。“モジュール”（即ち、分岐アミン）を適切な酸終結樹状体へ結合することを含むこの分岐戦略により、多孔性下部構造を有するナノスケール小球が容易に得られる。
アミン４は、スキーム１に示されるように、分岐トリニトリル５47から調製した。
スキーム１    分岐アミンモジュール４の合成
0003690751.tif 000015
５をボラン還元して、１１９．３ppmにおけるニトリル（13C NMR）共鳴の喪失、δ４２．５（ＣＨ2ＮＨ2）のピーク及び２．６５ppmにおける(1H NMR)三重線（ＣＨ2ＮＨ2、Ｊ=６．０Hz，６H）の出現によって示されるようにトリイミン６を得た（８２％）。還流ＭｅＯＨ中でトリアミン６をジ−tert−ブチルジカーボネート及びＥｔ3Ｎで処理して、カラム（ＳｉＯ2）クロマトグラフィーで処理及び精製した後、３−カルバミン酸塩７を得た（８７％）。７の13C NMRスペクトルは予想した７ピークを有し、２８．３（ＣＨ3）、７９．１（ＣＭｅ3）及び１５６．０（Ｃ＝Ｏ）ppmのシグナルはtert−ブトキシカルボニル（Ｂｏｃ）部分に対応する。７を接触還元（Ｔ−ラネーＮｉ、Ｈ2、５５psi、６５℃、１２時間）してアミン４を得（９２％）、還元は四級炭素共鳴９４．２〜５２．８ppmのシフト（13C NMR）によって確認した。
１２−tert−ブチルエステル１０、１２−酸１１、３６−tert−ブチルエステル１６、３６−酸１７、１０８−tert−ブチルエステル２２及び１０８−酸２３の調製は記載されており、48完全な合成の詳細は下記実験合成の項に示されている。第１生成１２−アルコール９、酸１１及びアミン１３をスキーム２に示す。
スキーム２    第１生成カスケードポリアミドの合成
0003690751.tif 000016
各々の場合において、標準ジシクロヘキシルカルボジイミド49,50／１−ヒドロキシベンゾトリアゾール51（ＤＣＣ／１−ＨＢＴ）ペプチドカップリング条件下、４−酸コア１を分岐アミンビルディングブロックでアミノ化した後、保護基を容易に除去した。同様に、１２−酸１１（スキーム３）及び第２段３６−酸（図示せず）から各々第２（Ｚ＝３６）及び第３（Ｚ＝１０８）生成アルコール終結カスケード(“アルボロール”)及びアミン終結カスケードを調製した。
スキーム３    第２及び第３生成カスケードポリアミドの合成
0003690751.tif 000017
一般系統名Ｚ−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）G-1：プロパノールを有するアルコール終結カスケードポリアミドの最初の３生成を調製した。ＤＭＦ中２５℃でＤＣＣ／１−ＨＢＴで処理することにより、４−酸１をアミン３でカップリングして１２−酢酸塩８を得（４７％）、これを１１（13C NMR）の共鳴で確認した。８のコアに帰属する２．３７（ＣＨ2ＣＯＮＨ）及び３．６３（ＯＣＨ2）ppmにおける２つ(1H NMR)の三重線及び３．３１（4℃CoreＣＨ2Ｏ）ppmにおける一重線は、１２の外部分岐の共鳴の相互に及び各々に相対する適切な組込みを示した。８の塩基触媒エステル交換、次の透析による精製により、アセチル部分に帰属する(1H及び13C)NMR共鳴の喪失及びＩＲの伸長によって証明されるように、１２−アルコール９を得た（３６％）。これらの物質の相対的に低い収率は、おそらく透析中の損失によるものである。これらの物質の式量は、透析膜の分子量区分評価に近い。アミン４を４−酸１にカップリングして１２−ウレタン１２を得（５６％）、これをギ酸（９５％）中２５℃で加水分解した。そのギ酸塩を希塩酸水溶液で処理し透析して１２−アミン１３をその塩酸塩を得た。これらの相対的に低い収率は透析中の損失によるものである。これらの物質の式量は、透析膜の分子量区分評価に近い。13C NMRスペクトルは、予想された９の共鳴を示した。第２生成３６−カルバミン酸塩１８及び第３生成１０８−カルバミン酸塩２４を同様に調製及び脱保護して各々３６−アミン１９及び１０８−アミン２５を得た。１９及び２５の1H NMRスペクトル（Ｄ2Ｏ）は２．３８、３．２１及び３．５４ppmにおけるコアメチレンシグナルを含み、内部メチレンに帰属する１．７３及び２．１６ppmにおける共鳴及び外部分岐のメチレン基に対応する１．４４、１．５８及び２．８２ppmに相互に及び各々に相対する適切な組込みを示した。
Ｈ．パルスフィールド勾配ＮＭＲ実験
次の実験は、ミセルの膨張及び収縮に関する流体力学作用を試験する。アルコール又はアミン終結カスケードポリマーを含むＤ2Ｏ溶液を拡散定序２Ｄ−ＮＭＲ分光法（ＤＯＳＹ）によって試験した。52パルスフィールド勾配ＮＭＲ（ＰＦＧ−ＮＭＲ）を利用する本方法は、１方向におけるケミカルシフト及び他方向における拡散係数を示す。酸終結ポリマーに対して以前に報告されているように、拡散の大きさはＨＯＤピーク及び１本のポリマーピークのみ示した。従って、データの入手及び分析はポリマーピークに集中した。原則として、完全なＤＯＳＹ実験には１本のピークに対してＰＦＧ−ＮＭＲ実験より時間を必要としない。しかしながら、核緩和時間Ｔ1はポリマーよりＨＯＤの方が非常に長く、完全なＤＯＳＹデータセットの入手に要した反復時間は試料中の最長Ｔ1によって求められる。即ち、ノイズに対する最大シグナル比率を得るために、実験パラメーターは興味のないＨＯＤシグナルを犠牲にしてポリマーピークを最適化した。
全ての実験は、渦流から生じる歪み及びＪ−モジュレーション53の作用を最少にするために図１１に示される縦渦流遅延パルス配列（ＬＥＤ）で行った。パルス誘導渦流を最少にするために能動的に遮蔽した勾配コイルセットも用いた。ＤＯＳＹデータセットを入手し、前述のように分析した。52主なポリマーピークの整数Ａのみを用いて約１mM濃度の水溶性アルコール及びアミン終結ポリアミドの各生成の拡散係数を得た。典型的な１Ｈ２５０MHzデータセットは、１０８−アミンカスケードポリマーについて図１２に示される。ポリマーピークの整数は、Stejskal-Tanner式に対する非直線回帰によって当てはめた。55
Ａ＝Ａ0ｅｘｐ［−Ｋ2Δ−δ３）Ｄ］                      （１）
Ａ0及びトレーサー拡散係数Ｄは自由パラメーターとして含む。式１において、Ｋ＝γｇδ、ここで、γは磁気回転比率であり、ｇ及びδは各々勾配パルスの振幅及び時間及びΔは拡散時間（即ち、勾配パルスの主要な端間の時間）である。これらの実験において、Δ−１００．０ms及びδ＝１．００ms。また、ｒｆパルス対分離はτ＝１．６０msであり、渦流遅延時間はＴe＝２０．０又は２５．０msであった。有効流体力学半径はストークス・アインシュタイン式、ＲH＝ｋBＴ／（Ｄ６πη）（ｋBはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度であり、η＝１．０９８cpは２９８KにおけるＤ2Ｏの粘度である。
アルコール終結及びアミン終結カスケードポリアミドの拡散係数実測値及び流体力学半径計算値を表１に示す。
0003690751.tif 000018
(a)酸性、中性及び塩基性溶液の各溶液pH範囲3.16〜3.64、7.01〜7.04及び13.24〜13.33。(b)酸性、中性及び塩基性溶液の各溶液pH範囲2.28〜4.74、6.89〜7.44及び12.18〜13.18。(b)酸性、中性及び塩基性溶液の各溶液pH範囲2.60〜3.77、7.04〜7.10及び12.10〜12.69。
酸終結母体と異なり、アルコール終結カスケードは流体力学半径の顕著なｐＨ依存性を示さなかった。対照的に、アミン終結ポリアミドは、対応するポリ酸で示したものとほぼ同じであるが反対のｐＨサイズ依存性を示した。アミンは酸性ｐＨで“膨張”し塩基性ｐＨで“収縮”し、対応する酸は中性ｐＨで最大(“膨張”)であり酸性ｐＨで最小(“収縮”)である（図１０）。著しくは、第３生成１０８−酸及び１０８−アミンは各々流体力学半径の最大３５％変化する。
同一の内部階層的構造を有するが、酸性、中性或いは塩基性末端官能基を有する水溶性カスケードポリマーを調製するために、分岐アミン２、３及び４を用いた。これらの補足系の利用可能性は、カスケード末端基の種類に関する高分子特性の依存性の最初の試験を可能にした。ＰＦＧＮＭＲ結果は、ｐＨの関数として形成されるサイズ変動が充填末端部分間のニオブ反発から生じる前提と一致する。他の内部分岐構造及び官能基結合を有する樹状高分子もまた同様の方法で内部分岐を与えなければならないという点で普遍的でなければならないこれらの知見は相対的に適応性のあるものである。結果として、水溶液中でサイズ標準としてカスケードポリマーを使用すると、この顕著なｐＨ依存性が調節するにちがいない。
Ｉ．実験合成
一般的説明    融点データは、Gallenkamp融点測定装置を用いて毛管で得られたものであり、補正していない。1H及び13C NMRスペクトルは内部標準（δ＝０ppm）として特に言及する以外はＭｅ4Ｓｉを用いてＣＤＣｌ3中で得られ、３６０MHzにおいて記録された。赤外スペクトル（ＩＲ）はパーキンエルマー621格子赤外分光計で得られ（特にことわらない限りＫＢｒペレット）、記録された。質量スペクトル（ＭＳ）データは、Finnigan 4510 GC質量分析計で７９eVのBurt Wolf(FSU)で得られ、（帰属、相対強度）として記録される。元素分析は、M-H-W Laboratories，アリゾナ州、フェニックスで行われた。
透析：分子量が１０００より大きい水溶性の酸、アルコール及びアミン終結カスケードポリマーの精製は、Spectra/Por▲Ｒ▼６分子多孔性透析膜(1000 MWCO)を用いる透析（Ｈ2Ｏ、４リットル、１２時間）により行った。カスケードポリ酸の典型的手順においては、５ｇの粗ポリ酸を溶解を援助する１０％ＮａＯＨを用いて水（５０ml）に溶解した。塩基を追加して約ｐＨ＝７の黄色溶液を得た。この溶液を適切な長さの透析膜に注入したので密閉する際に膜管が弛緩した。充填した膜を４リットルの攪拌脱イオン水に対して１２時間透析し、その時間中に少なくとも１回水を取り替えた。透析中に、溶液が深黄色から薄黄色に変化し、溶液中に不溶性白色懸濁液が生じ、膜管が剛直になった。その管の内容物をろ過し、水を減圧下で除去してポリナトリウムカルボキシレートカスケードを白色固形物として得た。
アルコールカスケードをｐＨ調整せずに脱イオン水に溶解した。粗アミンギ酸塩を２％ＨＣｌに溶解し、得られた各溶液を透析膜に注入し、密閉し、できるだけ速やかに水中に入れてこれらの酸性条件下で生じるセルロース管の劣化を最少にした。
分取用ＨＰＬＣ：少量のポリ酸を、Isco Model 2350 HPLCポンプ、Isco Model 2361勾配プログラマー、Isco V4▲Ｒ▼吸光度検出器、Spectra-Physics SP-4600インテグレイター、Cygnet▲Ｒ▼フラクションコレクター及びDuPont Zorbax▲Ｒ▼ODS(Ｃ18−オクチルドデシルスルフェート、２１．２mm×２５cm）カラムを用いて分取スケールＨＰＬＣにかけた。透析したポリ酸を水（約７５mg/ml）に溶解し、１０％ＨＣｌでｐＨ３〜４まで滴定し、注入（２ml）前に０．０２ミクロンAnotop▲Ｒ▼アルミナマトリックスフィルターでろ過した。勾配条件は２分水、次に１５分６０／４０Ｈ2Ｏ／ＣＨ3ＣＮに対する直線傾斜とした。生成物の保持時間は流速２０ml／分で約１０分であり、これは操作圧１，４００psiに相当した。
１，７−ジアミノ−４−（３−アミノプロピル）−４−ニトロへプタン（６）を以前に報告されているように調製した。51
１，７−ジ−［Ｎ−tert−ブトキシカルボニル）アミノ］−４−［３−（Ｎ−tert−ブトキシカルボニル）アミノプロピル］−４−ニトロへプタン（７）
ＭｅＯＨ（６０ml）中３−アミン６（４．０６ｇ、１７．５ミリモル）、Ｅｔ3Ｎ（５．５６ｇ、５４．９ミリモル）及びジ−tert−ブチルジカーボネート（１２．００ｇ、５５．０ミリモル）の混合液を２時間還流した後、溶媒を減圧下で除去した。得られた残留物をＥｔＯＡｃ中１０％ＭｅＯＨで溶離するカラムクロマトグラフィー（ＳｉＯ2）にかけて３−カルバミン酸塩７をわずかに吸湿性の白色固形物（８．０５ｇ）として得た（８７％）。
0003690751.tif 000019
１，７−ジ−［Ｎ−tert−ブトキシカルボニル）アミノ］−４−［３−（Ｎ−tert−ブトキシカルボニル）アミノプロピル］−４−アミノへプタン（４）
ニトロ３−カルバミン酸塩７（８．０６ｇ、１５．１ミリモル）、Ｔ−１ラネーＮｉ（１０ｇ）及び無水ＲＥｔＯＨ（３００ml）のスラリーを５５psi及び６０℃で１２時間水素化した。この溶液を注意してセライトでろ過して触媒を除去し、溶媒を減圧下で除去してアミノ３−カルバミン酸塩を吸湿性白色固形物（７．６ｇ）として得た（９２％）。
0003690751.tif 000020
１２−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：tert−ブチルプロパノエート（１０）
一般手順Ａ    ＤＭＦ（３５０ml）中４−酸１（９．７３ｇ、２３ミリモル）、アミン２（４０．００ｇ、９６ミリモル）、ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ：１９．８０ｇ、９６ミリモル）及び１−ヒドロキシベンゾトリアゾール（１−ＨＢＴ：１３．００ｇ、９６ミリモル）の混合液を２５℃で２４時間攪拌した。ろ過してジシクロヘキシルウレアを除去した後、溶媒を減圧下で蒸発して残留物を得、これをＥｔＯＡｃ（２００ml）に溶解し、次に冷却水性ＨＣｌ（１０％）、水、水性ＮａＨＣＯ3(１０％)及び食塩水で連続して洗浄した。有機相を乾燥（ＭｇＳＯ4）し、減圧下で濃縮し、ＣＨ2ＣＨ2中１０％ＥｔＯＡｃで溶離するクロマトグラフィー（ＳｉＯ2カラム）にかけて所望の１２−カスケードエステル１０をスポンジ状白色固形物（３２．３３ｇ）として得た（７０％）。
0003690751.tif 000021
１２−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：プロパン酸（１１）
一般手順Ｂ    ９５％ギ酸（１００ml）中１２−エステル１０（３０．００ｇ、１５ミリモル）を２５℃で１２時間攪拌した。濃縮した後、トルエン（５０ml）を加え、この溶液を再び減圧下で蒸発して残留ギ酸を共沸的に除去した。粗固形物を水（２００ml）／アセトン（１０ml）混合液に溶解し、次にＣＨ2Ｃｌ2（５０ml）及びＥｔＯＡｃ（５０ml）で連続して洗浄した。水相を活性炭（０．５ｇ）と煮沸し、セライトでろ過し、次に減圧下で濃縮して白色固形物として得、これを透析及び分取用逆相ＨＰＬＣで精製して１２−酸１１を白色固形物（１４．３８ｇ）として得た（７２％）。
0003690751.tif 000022
３６−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）：tert−ブチルプロパノエート（１６）を、１２−酸１１（５．６３ｇ、４．２ミリモル）、アミン２（２１．９８ｇ、５２．９ミリモル）、ＤＣＣ（１０．８９ｇ、５２．９ミリモル）、１−ＨＢＴ（７．１４ｇ、５２．９ミリモル）及びＤＭＦ（２５０ml）から手順Ａによりスポンジ状白色固形物として調製した（５７％、１４．５５ｇ）。
0003690751.tif 000023
３６−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）：プロパン酸（１７）を、手順Ｂにより３６−エステル１６（１３．５５ｇ、２．２２ミリモル）を加水分解して調製した（７７％、６．９５ｇ）。
0003690751.tif 000024
１０８−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）2：tert−プロパン酸ブチル（２２）を、３６−酸１７（２．６３ｇ、６４３μモル）、アミン２（１０．１０ｇ、２４．３ミリモル）、ＤＣＣ（５．００ｇ、２４．３ミリモル）、１−ＨＢＴ（３．２８ｇ、２４．３ミリモル）及びＤＭＦ（１５０ml）から手順Ａによりスポンジ状白色固形物（５．６５ｇ）として調製した（４８％）。
0003690751.tif 000025
１０８−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）2：プロパン酸（２３）を、手順Ｂにより１０８−エステル２２（５．６８ｇ、３０９μモル）を加水分解して調製した（７０％、２．６５ｇ）。
0003690751.tif 000026
３２４−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）3：tert−プロパン酸ブチル（２６）を、１０８−酸２３（５．３９ｇ、４３７μモル）、アミン２（２０．００ｇ、４８．１ミリモル）、ＤＣＣ（９．９１ｇ、４８．１ミリモル）、１−ＨＢＴ（６．５０ｇ、４８．１ミリモル）及びＤＭＦ（２５０ml）から手順Ａによりスポンジ状白色固形物（１０．２０ｇ）として調製した（４２％）。
0003690751.tif 000027
３２４−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）3：プロパン酸（２７）を、手順Ｂにより３２４−エステル２６（５．００ｇ、９０．４μモル）を加水分解して白色固形物（２．４２ｇ）として調製した（７２％）。
0003690751.tif 000028
９７２−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）4：tert−ブチルプロパノエート（２８）を、３２４−酸２７（５．４０ｇ、１４６μモル）、アミン２（２０．００ｇ、４８．１ミリモル）、ＤＣＣ（９．９１ｇ、４８．１ミリモル）、１−ＨＢＴ（６．５０ｇ、４８．１ミリモル）及びＤＭＦ（２５０ml）から手順Ａによりスポンジ状白色固形物（１０．８７ｇ）として調製した（４５％）。
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９７２−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）4：プロパン酸（２７）を、手順Ｂにより９７２−エステル２８（９．５０ｇ、５７．３μモル）を加水分解して白色固形物（４．３４ｇ）として調製した（６８％）。
0003690751.tif 000030
１２−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：１−アセトキシプロパン（８）
一般手順Ｃ    ＤＭＦ（２０ml）中４−酸１（４３３mg、１．０２ミリモル）、１−ＨＢＴ（５６２mg、４．１６ミリモル）及びＤＣＣ（８５８mg、４．１６ミリモル）の混合液を０℃で１時間攪拌した。この混合液にＤＭＦ（１０ml）中アミン３（１．３８ｇ、４．１６ミリモル）を加え、次に２５℃で更に２３時間攪拌した。ジシクロヘキシルウレアをろ過した後、溶媒を減圧下で除去して油状残留物を得、これをＭｅＯＨ／ＥｔＯＡｃ（５：９５）で溶離するカラムクロマトグラフィー（ＳｉＯ2）にかけて１２−エステル８を果実臭の吸湿性ろう状白色固形物（８１１mg）を得た（４７％）。
0003690751.tif 000031
１２−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：プロパノール（９）
一般手順Ｄ    無水ＥｔＯＨ中１２−エステル８（６００mg、３５８ミリモル）及びＫ2ＣＯ3(１００mg、７２３ミリモル)の攪拌スラリーを還流した。１２時間後、この溶液をろ過し、溶媒を減圧下で除去して残留物を得、これを水（２０ml）に溶解し、1,000 MWCO Spectra/Pro▲Ｒ▼６分子多孔性膜を用いて透析した（Ｈ2Ｏ、４リットル、１２時間）。減圧下で水を除去して１２−アルコール９を透明な無色のろう状固形物（１４９mg）として得た（３６％）。
0003690751.tif 000032
３６−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）：３−アセトキシプロパン（１４）を、１２−酸１１（４５６mg、３４０μモル）、アミン３（１．３８ｇ、４．１６ミリモル）、ＤＣＣ（８５８mg、４．１６ミリモル）、１−ＨＢＴ（５６２mg、４．１６ミリモル）及びＤＭＦ（３０ml）から手順Ｃにより果実臭の吸湿性ろう状白色固形物（８６７mg）として調製した（５０％）。
0003690751.tif 000033
３６−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）：プロパノール（１５）を、３６−エステル１４（７００mg、１３７μモル）から手順Ｄにより吸湿性白色固形物（４９２mg）として調製した（７２％）。
0003690751.tif 000034
１０８−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）2：１−アセトキシプロパン（２０）を、３６−酸１７（４０５mg、９９．０μモル）、アミン３（１．２４ｇ、３．７４ミリモル）、ＤＣＣ（７７１mg、３．７４ミリモル）、１−ＨＢＴ（５０５mg、３．７４ミリモル）及びＤＭＦ（３０ml）から手順Ｃにより果実臭の吸湿性ろう状白色固形物（１．０５ｇ）として調製した（６９％）。
0003690751.tif 000035
１０８−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）2：プロパノール（２１）を、１０８−エステル２０（７５０mg、４８．８μモル）から手順Ｄにより吸湿性白色固形物（３７４mg）として調製した（７１％）。
0003690751.tif 000036
１２−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（Ｎ−tert−ブトキシカルボニル）プロピルアミン（１２）
一般手順Ｅ    ＤＭＦ（２０ml）中４−酸１（４５８mg、１．０８ミリモル）、１−ＨＢＴ（６１２mg、４．５３ミリモル）及びＤＣＣ（９３４mg、４．５３ミリモル）の混合液を２５℃で１時間攪拌した。この混合液にＤＭＦ（１０ml）中アミン４（２．２８ｇ、４．５４ミリモル）を加え、これを１２時間攪拌した。更にＤＣＣ（３００mg、１．４６ミリモル）を加え、この混合液を更に１２時間攪拌した。ジシクロヘキシルウレアをろ過した後、減圧下で溶媒を除去して残留物を得、これをＥｔＯＡｃ（５０ml）に溶解し、冷却水性ＨＣｌ（１０％）、水、飽和ＮａＨＣＯ3及び食塩水で連続して洗浄した。有機相を乾燥（ＭｇＳＯ4）し、減圧下で濃縮し、ＥｔＯＡｃ中１０％ＭｅＯＨで溶離するクロマトグラフィー（ＳｉＯ2）にかけて１２−カルバミン酸塩１２をスポンジ状白色固形物（１．４３ｇ）として得た（５６％）。
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１２−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：プロピルアミン塩酸塩（１３）
一般手順Ｆ    ９５％ギ酸（１０ml）中１２−カルバミン酸塩１２（１．２８ｇ、５４２μモル）の溶液を２５℃で１２時間攪拌した。減圧下で濃縮した後、トルエン（１０ml）を加え、この溶液を再び減圧下で蒸発して残留ギ酸を共沸的に除去した。粗ギ酸塩を２％水性ＨＣｌ（１０ml）に溶解し、1,000 MWCO Spectra/Pro▲Ｒ▼６分子多孔性膜を用いて透析した（Ｈ2Ｏ、１リットル、１２時間）。減圧下で水を除去して１２−アミン塩酸塩１３を吸湿性の薄黄色ガラス状固形物（３２２mg）として得た（３７％）。
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３６−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）：Ｎ−（tert−ブトキシカルボニル）プロピルアミン（１８）を、１２−酸１１（４８３mg、３６０μモル）、アミン４（２．２８ｇ、４．５４ミリモル）、１−ＨＢＴ（６１２mg、４．５４ミリモル）、ＤＣＣ（９３４mg／３００mg、４．５４ミリモル／１．４６ミリモル）及びＤＭＦ（３０ml）から手順Ｅによりスポンジ状白色固形物（１．７６ｇ）として調製した（６８％）。
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３６−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）：プロピルアミン塩酸塩（１９）を、３６−カルバミン酸塩１８（１．６１ｇ、２２５μモル）から手順Ｆにより吸湿性薄黄色ガラス状固形物（５３０mg）として調製した（４９％）。
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１０８−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）2：Ｎ−（tert−ブトキシカルボニル）プロピルアミン（２４）を、３６−酸１７（４９１mg、１２０μモル）、アミン４（２．２８ｇ、４．５４ミリモル）、１−ＨＢＴ（６１２mg、４．４５ミリモル）、ＤＣＣ（９３４mg／３００mg、４．５３ミリモル／１．４６ミリモル）及びＤＭＦ（３０ml）から手順Ｅによりスポンジ状白色固形物（１．８１ｇ）として調製した（７０％）。
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１０８−カスケード：メタン［４］：（３−オキソ−６−オキサ−２−アザヘプチリジン）：（３−オキソ−２−アザペンチリジン）2：プロピルアミン塩酸塩（２５）を、１０８−カルバミン酸塩２４（１．６６ｇ、７７．１μモル）から手順Ｆにより吸湿性薄黄色ガラス状固形物（５９３mg）として調製した（５３％）。
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本発明を具体的な方法で記載してきたが、用いられた用語は制限するためのものであるよりむしろ説明するためのものであることは理解されるべきである。
上記の教示を考慮すれば本発明の多くの修正及び変更が可能であることは明らかである。従って、本発明が、後述の請求の範囲の範囲内で、詳細に記載されたものと異なって実施されることは理解されるべきである。
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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