(57)【要約】  本開示は、金属有機フレームワーク又は等網目状金属有機フレームワーク、その製造方法、及びその使用の方法に関する。【選択図】図１
2015510490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般的構造M-L-Mを含むMOF又はIRMOFであって、Mが金属を含み、Lが式I:
【化１】
2015510490.tif 000055
(式中、
A1〜A8は、独立して、N又はCのいずれかであり、
X1及びX2はFGであり、
R1〜R12は、独立して、H、FG、(C1〜C12)アルキル、置換(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、(C1〜C12)シクロアルキル、置換(C1〜C12)シクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロ環、置換ヘテロ環、-C(R13)3、-CH(R13)2、-CH2R13、-C(R13)3、-CH(R14)2、-CH2R14、-OC(R13)3、-OCH(R13)2、-OCH2R14、-OC(R14)3、-OCH(R14)2、-OCH2R14、
【化２】
2015510490.tif 000056
を含む群から選択され、R1及びR2は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、R3及びR4は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、
R13は、FG、(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)置換アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、ヘミアセタール、ヘミケタール、アセタール、ケタール、及びオルトエステルを含む群から選択され、
R14は、シクロアルキル、アリール、及びヘテロ環を含む群から選択される1つ以上の置換又は非置換の環であり、
yは、0〜3の数であり、
zは、0〜20の数であり、
ただし、NであるAと結合している場合、Rは不在であることを条件とする)
の連結部分である、MOF又はIRMOF。
【請求項２】
Mが遷移金属又はアルカリ土類金属のいずれかである、請求項1に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項３】
MがMg又はZnのいずれかである、請求項1に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項４】
X1及びX2がカルボン酸である、請求項3に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項５】
A1〜A8がCである、請求項4に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項６】
R1〜R10がヒドロキシルであり、
R2〜R5、R7、R9、R11及びR12が水素であり、
R6及びR8が、(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、及び置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニルからなる群から選択される、請求項5に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項７】
R6及びR8が(C1〜C6)アルキルである、請求項6に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項８】
zが1〜15の数である、請求項7に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項９】
ポスト-フレームワーク反応物質をさらに含む、請求項1に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項１０】
ポスト-フレームワーク反応物質が、フレームワークの疎水性を低下させる、請求項9に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項１１】
少なくとも1つの連結部分が、式I(a):
【化３】
2015510490.tif 000057
を含む、請求項1に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項１２】
一般的構造M-L-Mを含むMOF又はIRMOFであって、Mが金属を含み、Lが連結部分であり、少なくとも1つの連結部分が、式IV(a):
【化４】
2015510490.tif 000058
を含む、MOF又はIRMOF。
【請求項１３】
式IV(a):
【化５】
2015510490.tif 000059
を有する少なくとも1つの連結部分をさらに含む、請求項1に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項１４】
一般的構造M-L-Mを含むMOF又はIRMOFであって、Mが金属を含み、Lが連結部分であり、少なくとも1つの連結部分が、式IV(b):
【化６】
2015510490.tif 000060
(式中、yは0〜20の数である)を含む、MOF又はIRMOF。
【請求項１５】
式IV(b):
【化７】
2015510490.tif 000061
(式中、yは0〜20の数である)を有する少なくとも1つの連結部分をさらに含む、請求項1に記載のMOF又はIRMOF。
【請求項１６】
請求項1に記載のMOF又はIRMOFを作製する方法であって、溶媒、金属含有塩、及び式I:
【化８】
2015510490.tif 000062
(式中、
A1〜A8は、独立して、N又はCのいずれかであり、
X1及びX2はFGであり、
R1〜R12は、独立して、H、FG、(C1〜C12)アルキル、置換(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、(C1〜C12)シクロアルキル、置換(C1〜C12)シクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロ環、置換ヘテロ環、-C(R13)3、-CH(R13)2、-CH2R13、-C(R13)3、-CH(R14)2、-CH2R14、-OC(R13)3、-OCH(R13)2、-OCH2R14、-OC(R14)3、-OCH(R14)2、-OCH2R14、
【化９】
2015510490.tif 000063
を含む群から選択され、R1及びR2は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、R3及びR4は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、
R13は、FG、(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)置換アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、ヘミアセタール、ヘミケタール、アセタール、ケタール、及びオルトエステルを含む群から選択され、
R14は、シクロアルキル、アリール、及びヘテロ環を含む群から選択される1つ以上の置換又は非置換の環であり、
yは、0〜3の数であり、
zは、0〜20の数であり、
ただし、NであるAと結合している場合、Rは不在であることを条件とする)の連結部分を含む、高温での反応を含む、方法。
【請求項１７】
溶液、混合物、又は懸濁液からの1種以上の化学物質の吸着の方法であって、化学物質を、請求項1に記載のMOF又はIRMOFに接触させるステップを含む方法。
【請求項１８】
化学物質が有機分子である、請求項16に記載の方法。
【請求項１９】
化学物質が無機分子である、請求項16に記載の方法。
【請求項２０】
MOF又はIRMOFがデバイス内に配置される、請求項17に記載の方法。
【請求項２１】
デバイスがカラムである、請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
1種以上の化学物質を多成分化学物質の溶液、混合物、又は懸濁液から分離するためのMOF又はIRMOF分離システムであって、入口及び出口と、入口及び出口の間のフローチャンバー内に配置された請求項1に記載のMOF又はIRMOFとを含むフローチャンバーを含むシステム。
【請求項２３】
請求項1に記載のMOF又はIRMOFと、薬学的活性のある薬剤とを含む、MOF又はIRMOFの薬剤送達デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その開示が本明細書に参照により組み込まれている、2011年10月13日に出願した、米国仮出願番号第61/547,031号の優先権を主張する。
【０００２】
連邦政府の資金提供を受けた研究に関する記載
本発明は、Grant No. FG02-08ER15935の元で米国エネルギー省(U.S. Department of Energy)から与えられた政府支援金、及びGrant No. W911NF-06-1-0405の元で米国陸軍(U.S. Army)から与えられた政府支援金を用いて作成された。政府は、本発明において特定の権利を有する。
【０００３】
本発明は、多孔性結晶、例えば、金属有機フレームワーク(MOF)又は等網目状金属有機フレームワーク(IRMOF)などを作製する方法、これらで生成されたMOF又はIRMOF、並びにドラッグデリバリー、ガス貯蔵、ガス分離、無機分子及び/又は有機分子の貯蔵、化学センサー、伝導体、水汚染除去、及び水の精製を含めた様々な用途のためのMOF又はIRMOFの使用に関する。
【背景技術】
【０００４】
報告された、最も大きな細孔開口（pore aperture）及び内孔径は、それぞれ32×24Å2及び47Åであり、その両方とも金属有機フレームワーク(MOF)において見出されている。大きな細孔開口を可能にするために、MOFの合成において長い連結を使用しようとする試みは、失敗に終わってきた。結果として生成された構造は、相互貫入構造を生成し、これによって、細孔開口のサイズを制限するか、又はゲスト種の除去の際に崩壊する壊れやすいフレームワークを生成するかのいずれかである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下の開示は、これまでに提示されていない極大細孔開口を有する多孔性結晶構造を生成するための新規の方法を提示する。さらに、本開示は、これらの多孔性結晶の特徴付け及びその使用の方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、一般的構造M-L-M［式中、Mが金属を含み、Lが、式I:
【化１】
2015510490.tif 000003
【０００７】
(式中、
A1〜A8は、独立して、N又はCのいずれかであり、
X1及びX2はFGであり、
R1〜R12は、独立して、H、FG、(C1〜C12)アルキル、置換(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、(C1〜C12)シクロアルキル、置換(C1〜C12)シクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロ環、置換ヘテロ環、-C(R13)3、-CH(R13)2、-CH2R13、-C(R13)3、-CH(R14)2、-CH2R14、-OC(R13)3、-OCH(R13)2、-OCH2R14、-OC(R14)3、-OCH(R14)2、-OCH2R14、
【化２】
2015510490.tif 000004
【０００８】
を含む群から選択され、
R1及びR2は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、R3及びR4は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、
R13は、FG、(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)置換アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、ヘミアセタール、ヘミケタール、アセタール、ケタール、及びオルトエステルを含む群から選択され、
R14は、シクロアルキル、アリール、及びヘテロ環を含む群から選択される1つ以上の置換又は非置換の環であり、
yは、0〜3の数であり、
zは、0〜20の数であり、
ただし、NであるAと結合している場合、Rは不在であることを条件とする)
の連結部分である］を含むMOF又はIRMOFを提供する。一実施形態では、Mは、遷移金属又はアルカリ土類金属のいずれかである。例えば、MはMg又はZnのいずれかである。別の実施形態では、X1及びX2はカルボン酸である。さらなる実施形態では、A1〜A8はCである。前述の実施形態のうちのいずれかのさらなる実施形態では、R1〜R10はヒドロキシルであり、R2〜R5、R7、R9、R11及びR12は水素であり、R6及びR8は、(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、及び置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニルからなる群から選択される。またさらなる実施形態では、R6及びR8は(C1〜C6)アルキルである。さらなる実施形態では、zは1〜15の数である。別の実施形態では、MOF又はIRMOFは、ポスト-フレームワーク反応物質をさらに含む。さらなる実施形態では、ポスト-フレームワーク反応物質は、フレームワークの疎水性を低下させる。別の実施形態では、少なくとも1つの連結部分は、式I(a):
【化３】
2015510490.tif 000005
【０００９】
を含む。
【００１０】
別の実施形態では、MOF又はIRMOFは、一般的構造M-L-M［式中、Mが金属を含み、Lが連結部分であり、少なくとも1つの連結部分が、式IV(a):
【化４】
2015510490.tif 000006
【００１１】
を含む］を含む。
【００１２】
さらに別の実施形態では、IRMOF又はMOFは、式IV(a):
【化５】
2015510490.tif 000007
【００１３】
を有する少なくとも1つの連結部分をさらに含む。
【００１４】
本開示はまた、一般的構造M-L-M［式中、Mが金属を含み、Lが連結部分であり、少なくとも1つの連結部分が、式IV(b):
【化６】
2015510490.tif 000008
【００１５】
(式中、yは0〜20の数である)を含む］を含むMOF又はIRMOFを提供する。別の実施形態では、MOF又はIRMOFは、式IV(b):
【化７】
2015510490.tif 000009
【００１６】
(式中、yは0〜20の数である)を有する少なくとも1つの連結部分をさらに含む。
【００１７】
本開示はまた、上に記載のようなMOF又はIRMOFを作製する方法であって、溶媒、金属含有塩、及び式I:
【化８】
2015510490.tif 000010
【００１８】
(式中、
A1〜A8は、独立して、N又はCのいずれかであり、
X1及びX2はFGであり、
R1〜R12は、独立して、H、FG、(C1〜C12)アルキル、置換(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、(C1〜C12)シクロアルキル、置換(C1〜C12)シクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロ環、置換ヘテロ環、-C(R13)3、-CH(R13)2、-CH2R13、-C(R13)3、-CH(R14)2、-CH2R14、-OC(R13)3、-OCH(R13)2、-OCH2R14、-OC(R14)3、-OCH(R14)2、-OCH2R14、
【化９】
2015510490.tif 000011
【００１９】
を含む群から選択され、
R1及びR2は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、R3及びR4は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、
R13は、FG、(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)置換アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、ヘミアセタール、ヘミケタール、アセタール、ケタール、及びオルトエステルを含む群から選択され、
R14は、シクロアルキル、アリール、及びヘテロ環を含む群から選択される1つ以上の置換又は非置換の環であり、
yは、0〜3の数であり、
zは、0〜20の数であり、
ただし、NであるAと結合している場合、Rは不在であることを条件とする)
の連結部分を含む、高温での反応を含む方法を提供する。
【００２０】
付随する図は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するが、本開示の1つ以上の実施形態を例示し、詳細な説明と一緒に本開示の原理及び実施を説明する役目を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一連の9種のIRMOFの合成に使用される有機連結の化学構造を提供する図である。長さ7Åを有するDOT連結(I)を、11の置換フェニル環へと拡張することによって、長さ50Åの連結のDOT連結(XI)を作製する。
【図２】IRMOF-74の単結晶構造を提供する図である。DOT連結は、金属酸化物の二次ビルディングユニット(SBU)と連結されることによって、一次元の六方晶形チャネルを有する三次元のIRMOF-74構造を作る。C原子は、薄い灰色、O原子は黒色で示されており、空金属サイトを有する5配位のMg又はZn原子は、濃い灰色で示されており、H原子及び細孔へ突出している末端配位子は、明確さのために省略されている。
【図３】IRMOF-74シリーズのX線回折パターンを提供する図である。実験による、精密化した(一番上;線が重複していることに注意)、及びシミュレートした(上から2番目)X線回折パターンのオーバーレイもまた提示されている。実験によるパターン及び精密化したパターンの差異(下から2番目)並びにBragg位置(下側)が、IRMOF-74-IIからXIまでに対して、それぞれa〜hにおいて示されている。
【図４】図4A〜Bは、IRMOF-74シリーズの結晶構造を提供する図である。(A)最も小さなもの(上の1番右)から出発して、IRMOFシリーズの各メンバーについて、単一の一次元チャネルを示す透視図である。細孔開口が、規則的な六方晶形の断面における対角の長さ及び向かい合う2つの端の間の距離により記載されている。明確さのためにヘキシル鎖並びに水素原子は省略されている。C原子は薄い灰色、O原子は黒色、Mg及びZn原子は濃い灰色で示されている。(B)IRMOF-74-XIシリーズの中で最も大きなメンバーの細孔開口を規定する282個の原子の環を示す、六方晶形チャネルの透視側面図である。
【図５】87Kにおける、IRMOF-74シリーズに対するAr吸着等温線を提供する図である。Ar取込み能は、フレームワークの細孔容積を反映し、IRMOF-74-IからXIへと系統的に増加し、有機連結の増加する長さに対応する。SBUにおいてMgの代わりにZnを使用していることから、IRMOF-74-VIは、IRMOF-74-Vよりも低い取込みを示している。明確さのために、Ar等温線の吸着枝のみが示されている。P/P0は相対圧力である。装置の不確実性は±5%である。
【図６】図6A〜Dは、選択された大きな分子をIRMOF-74シリーズに包含する実験を提示する図である。この工程は、接触時間の関数としての、選択された波長における吸光度の低下を介してモニターされた。(A)IRMOF-74-IV中のビタミン-B12、対照としてIRMOF-74-IIIが示されている、(B)IRMOF-74-V中のMOP-18、対照としてIRMOF-74-IVが示されている、(C)トリエチレングリコールモノ-メチルエーテルで官能化したIRMOF-74-VII(IRMOF-74-VII-oegと称す)中のミオグロビン、対照としてヘキシル鎖官能化したIRMOF-74-VII(IRMOF-74-VII-hexと称す)が示されている、(D)IRMOF-74-IX中の緑色蛍光性タンパク質(GFP)、対照としてIRMOF-74-V-hexが示されている。各測定に対して、初期の吸光度を1.0に規準化した。各実験に対する包接錯体の例示が(A)〜(D)において挿入として示されている。
【図７】合成されたままのIRMOF-74-IIの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-II回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の3つの最も強い反射が示されている。
【図８】合成されたままのIRMOF-74-IIIの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-III回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の4つの最も強い反射が示されている。
【図９】合成されたままのIRMOF-74-IVの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-IV回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の5つの最も強い反射が示されている。
【図１０】合成されたままのIRMOF-74-Vの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-V回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の6つの最も強い反射が示されている。
【図１１】合成されたままのIRMOF-74-V-hexの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-V-hex回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の5つの最も強い反射が示されている。
【図１２】合成されたままのIRMOF-74-VIの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-VI回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の5つの最も強い反射が示されている。
【図１３】活性化したIRMOF-74-VIIの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-VII回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の4つの最も強い反射が示されている。
【図１４】活性化したIRMOF-74-VII-oegの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-VII-oeg回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の4つの最も強い反射が示されている。
【図１５】活性化したIRMOF-74-IXの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-IX回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の5つの最も強い反射が示されている。
【図１６】活性化したIRMOF-74-XIの実験によるPXRDパターン(上)と、シミュレートしたIRMOF-74-XI回折パターン(下)の比較を提供する図である。最初の2つの最も強い反射が示されている。
【図１７】IRMOF-74-Iの単相形態を示す、異なるスケールでのSEM画像を提示する図である。
【図１８】IRMOF-74-IIの単相形態を示す、異なるスケールでのSEM画像を提示する図である。
【図１９】IRMOF-74-IIIの単相形態を示す、異なるスケールでのSEM画像を提示する図である。
【図２０】IRMOF-74-IVの単相形態を示す、異なるスケールでのSEM画像を提示する図である。
【図２１】IRMOF-74-Vの単相形態を示す、異なるスケールでのSEM画像を提示する図である。
【図２２】IRMOF-74-VIの単相形態を示す、異なるスケールでのSEM画像を提示する図である。
【図２３】IRMOF-74-VIIの単相形態を示す、異なるスケールでのSEM画像を提示する図である。
【図２４】IRMOF-74-IXの単相形態を示す、異なるスケールでのSEM画像を提示する図である。
【図２５】IRMOF-74-XIの単相形態を示す、異なるスケールでのSEM画像を提示する図である。
【図２６】六方晶形チャネルを示すIRMOF-74-IIの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Mg原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Mg原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Mg原子は、大きな8面体として示されている。
【図２７】六方晶形チャネルを示す、IRMOF-74-IIIの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Mg原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Mg原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Mg原子は、大きな8面体として示されている。
【図２８】六方晶形チャネルを示す、IRMOF-74-IVの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Mg原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Mg原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Mg原子は、大きな8面体として示されている。
【図２９】六方晶形チャネルを示す、IRMOF-74-Vの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Mg原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Mg原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Mg原子は、大きな8面体として示されている。
【図３０】六方晶形チャネルを示す、IRMOF-74-V-hexの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Mg原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Mg原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Mg原子は、大きな8面体として示されている。
【図３１】六方晶形チャネルを示す、IRMOF-74-VIの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Zn原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Zn原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Zn原子は、大きな8面体として示されている。
【図３２】六方晶形チャネルを示す、IRMOF-74-VIIの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Mg原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Mg原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Mg原子は、大きな8面体として示されている。
【図３３】六方晶形チャネルを示す、IRMOF-74-VII-oegの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Mg原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Mg原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Mg原子は、大きな8面体として示されている。
【図３４】六方晶形チャネルを示す、IRMOF-74-IXの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Mg原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Mg原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Mg原子は、大きな8面体として示されている。
【図３５】六方晶形チャネルを示す、IRMOF-74-XIの菱面体晶単位胞を提示する図である。細孔開口は、8面体マグネシウムに配位結合した反対側のH2O酸素原子から測定する。C原子は、Mg原子の間の黒色ドットとして示され、O原子は、Mg原子に直ちに隣接するドットとして示され、8面体Mg原子は、大きな8面体として示されている。
【図３６】活性化したIRMOF-74-IIのTGAトレースを提供する図である。
【図３７】活性化したIRMOF-74-IIIのTGAトレースを提供する図である。
【図３８】活性化したIRMOF-74-IVのTGAトレースを提供する図である。
【図３９】活性化したIRMOF-74-VのTGAトレースを提供する図である。
【図４０】活性化したIRMOF-74-V-hexのTGAトレースを提供する図である。
【図４１】活性化したIRMOF-74-VIのTGAトレースを提供する図である。
【図４２】活性化したIRMOF-74-VIIのTGAトレースを提供する図である。
【図４３】活性化したIRMOF-74-VII-oegのTGAトレースを提供する図である。
【図４４】活性化したIRMOF-74-IXのTGAトレースを提供する図である。
【図４５】活性化したIRMOF-74-XIのTGAトレースを提供する図である。
【図４６】活性化したIRMOF-74-IXの13C CP/MAS NMRスペクトル(上の線)及びその対応する遊離の有機連結(下の線)を提示する図である。
【図４７】87KでのIRMOF-74-IのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図４８】87KでのIRMOF-74-IIのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図４９】87KでのIRMOF-74-IIIのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図５０】87KでのIRMOF-74-IVのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図５１】87KでのIRMOF-74-VのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図５２】87KでのIRMOF-74-V-hexのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図５３】87KでのIRMOF-74-VIのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図５４】87KでのIRMOF-74-VIIのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図５５】87KでのIRMOF-74-VII-oegのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、眼のためのガイドである。
【図５６】87KでのIRMOF-74-IXのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図５７】87KでのIRMOF-74-XIのAr等温線を提供する図である。黒丸の記号及び白丸の記号は、吸着及び脱離枝をそれぞれ表す。繋いでいる曲線は、視覚的ガイドとして提示されている。
【図５８】IRMOF-74-IV(黒色)及びIRMOF-74-III(赤色)の存在下、VB12に対する549nmでの吸収変動を時間の関数として提示する図である。溶媒:メタノール;T=25.0(2)℃;l=1cm;[VB12]0=1.1×10-4M。
【図５９】IRMOF-74-IV(下)及びVB12⊂IRMOF-74-IV(上)に対するPXRDパターンを提供する図である。
【図６０】IRMOF-74-IV(上)及びIRMOF-74-V(下)の存在下、MOP-18に対する310nmでの吸収変動を時間の関数として提示する図である。溶媒:クロロホルム;T=25.0(2)℃;l=1cm;[MOP-18]0=1.0×10-5M。
【図６１】IRMOF-74-V(下の線)及びMOP-18⊂IRMOF-74-V(上の線)のPXRDパターンを提供する図である。
【図６２】87KでのMOP-18⊂IRMOF-74-VのAr等温線を提供する図である。
【図６３】87KでのIRMOF-74-V(上)及びMOP-18⊂IRMOF-74-V(下)のAr等温線オーバーレイを提供する図である。
【図６４】IRMOF-74VII-oegの存在下、ミオグロビンに対するSoretバンド(409nm)での吸収変動を時間の関数として提示する図である。溶媒:PBS;pH=7.4;T=25.0(2)℃;l=1cm;[Mb]0=6.6×10-6M。
【図６５】IRMOF-74-VII-oeg(下)及びMb⊂IRMOF-74-VII-oeg(上)のPXRDパターンを提供する図である。
【図６６】IRMOF-74-IXの存在下、GFPの489nmでの吸収変動を時間の関数として提示する図である。溶媒:PBS;pH=7.4;T=25.0(2)℃;l=1cm;[GFP]0=3.3×10-6M。
【図６７】IRMOF-74-IX(下の線)及びMb⊂IRMOF-74-IX(上の線)のPXRDパターンを提供する図である。
【図６８】図68A〜Bは、a)IRMOF-74-IX及びb)GFP⊂IRMOF-74-IXの共焦点顕微鏡画像を提示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書及び付随する特許請求の範囲で使用されているように、単数形「ある」「1つの」及び「その」は、文脈により明らかにそうでないと決められていない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「連結基」への言及は、複数のこのような連結基を含み、「その細孔(the pore)」への言及は、本明細書中に開示されている工程及び反応条件の結果生じた細孔への言及を含む。
【００２３】
同様に、「又は」の使用は、別途述べられていない限り「及び/又は」を意味する。同じように、「含む(comprise)」、「含む(comprises)」、「含んでいる(comprising)」、「含む(include)」、「含む(includes)」及び「含めた(including)」は、互換性があり、限定することを意図しない。
【００２４】
様々な実施形態の記載が「含む」という用語を使用している場合、ある特定の場合には、実施形態は、「〜から本質的になる」又は「〜からなる」の言葉を使用して、代わりに記載することができることを当業者であれば理解していることをさらに理解されたい。
【００２５】
他に定義されていない限り、本明細書中に使用されているすべての技術的及び科学的用語は、本開示が属する当業者により一般的に理解されている意味と同じ意味を有する。開示された方法及び組成物の実施において、本明細書中に記載されているものと同様又は同等の方法及び物質を使用することができるが、例示的方法、デバイス及び物質が本明細書中に記載されている。
【００２６】
本明細書中に記述されているすべての刊行物は、刊行物に記載されている方法を記載し、開示する目的のために完全に本明細書に参照により組み込まれており、この刊行物は本明細書中の記載と関連して使用してもよい。上記及び本文全体を通して論じられた刊行物は、本出願の出願日以前のこれらの開示のためだけに提供される。本明細書中のいかなるものについても、発明者らが、これより以前の開示によって、このような開示の日時を早める権利がないことを承認すると解釈されてはならない。さらに、組み込まれた参照の中で見出された、同様又は同一の用語及び本開示の中で明示的に定義された用語に関して、本開示に提供された用語の定義が、すべての点において優先される。
【００２７】
「金属」とは、通常、良好な電気的及び熱的伝導率を有する、硬質で、光沢、展性、可溶性、及び延性のある固形物を指す。本明細書中で使用される「金属」とは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、アクチニド、遷移金属、及びポスト遷移金属から選択される金属を指す。他に述べられていない限り、本開示の目的のため、「金属」には、金属が形成し得る任意のイオンが含まれる。
【００２８】
「クラスター」という用語は、2個以上の原子の識別可能なつながりを指す。このようなつながりは、通常、いくつかのタイプの結合:イオン結合、共有結合、ヴァンデルワールス力、配位結合などにより確立される。
【００２９】
「連結クラスター」という用語は、連結部分の親鎖と金属の基との間の結合又は連結部分と別の連結部分との間の結合を形成することが可能な原子を含む、縮合が可能な1つ以上の反応種を指す。連結クラスターは、本明細書中で定義された配位錯体を含む。連結クラスターは、それ自体、親鎖、例えばイミジアゾールなどの一部となることができ、又は代わりに、親鎖を官能化すること、例えば、カルボン酸基をアリールに加えることによって生じることができる。このような反応種の例として、これらに限定されないが、ホウ素、酸素、炭素、窒素、シリコン、スズ、ゲルマニウム、ヒ素、及びリンが挙げられる。特定の実施形態では、連結クラスターは、架橋する酸素原子との連結を形成することが可能な1つ以上の異なる反応種を含み得る。例えば、連結クラスターは、CO2H、CS2H、NO2、SO3H、Si(OH)3、Ge(OH)3、Sn(OH)3、Si(SH)4、Ge(SH)4、Sn(SH)4、PO3H、AsO3H、AsO4H、P(SH)3、As(SH)3、CH(RSH)2、C(RSH)3、CH(RNH2)2、C(RNH2)3、CH(ROH)2、C(ROH)3、CH(RCN)2、C(RCN)3、CH(SH)2、C(SH)3、CH(NH2)2、C(NH2)3、CH(OH)2、C(OH)3、CH(CN)2、及びC(CN)3(式中、Rは、1〜5個の炭素原子を有するアルキル基、又は1〜2つのフェニル環を含むアリール基であり、このフェニル環は、CH(SH)2、C(SH)3、CH(NH2)2、C(NH2)3、CH(OH)2、C(OH)3、CH(CN)2、及びC(CN)3で場合によって置換されていてもよい)を含むことができる。通常、MOFを作り出す際に、金属を結合するための連結クラスターは、カルボン酸官能基を含有する。連結クラスターは、一般的にルイス塩基であり、したがってより強いルイス塩基を形成するために利用可能であり、及び/又は脱プロトン化することができる孤立した対電子を有する。したがって、脱プロトン化したバージョンの連結クラスターは、本開示により包含され、別途述べられていない限り、非プロトン化した形態で描写されている連結クラスターがある箇所にはいずれも、脱プロトン化した形態が含まれていると推定されるべきである。例えば、本明細書中に提示された構造式は、カルボン酸配位子を有すると例示されているにもかかわらず、本開示の目的のため、これらの例示された構造は、カルボン酸及び/又はカルボキシレートの両配位子を含むと解釈されるべきである。
【００３０】
「配位数」という用語は、中心金属又は金属イオンに結合している原子、原子の群、又は連結クラスターの数を指し、この場合、各原子、原子の群、又は連結クラスターと、中心原子との間のシグマ結合だけがカウントされる。
【００３１】
「連結部分」は、1つ以上の金属と共に配位錯体を形成することができる有機化合物を指す。一般的に連結部分は、炭化水素、ヘテロ-アルカン、ヘテロ-アルケン、ヘテロ-アルキン、又はヘテロ環の親鎖を含み、この親鎖は、さらなる置換又は非置換の炭化水素、及びヘテロ環又はこれらの組合せを含む、1つ以上の官能基で置換されていてもよく、この連結部分は、少なくとも1つの連結クラスターを含有する。ヘテロ環の場合、ヘテロ-アルカン、ヘテロ-アルケン、及びヘテロ-アルキン、1つ以上のヘテロ原子が、連結クラスターとして、又は代わりに配位子として機能することができる。このようなヘテロ原子の例として、これらに限定されないが、環を構成する、窒素、酸素、硫黄、ホウ素、リン、シリコン又はアルミニウム原子が挙げられる。さらに、ヘテロ環、ヘテロ-アルカン、ヘテロ-アルケン、又はヘテロ-アルキンはまた、1つ以上の連結クラスターで官能化することができる。さらに、ヘテロ環、ヘテロ-アルカン、ヘテロ-アルケン、又はヘテロ-アルキンもまた、1つ以上の配位子で官能化することによって、ヘテロベースの親鎖の配位座数を付加又は増加させることもできる。炭化水素の場合、通常、炭化水素ベースの連結部分の1つ以上の連結クラスターは、1つ以上の官能基を有する炭化水素親鎖を官能化することにより生じることができ、次いでこの官能基が連結クラスターとして働くことができる。このような基の例として、これらに限定されないが、カルボン酸、ヒドロキシル、アミン、イミン、チオール、ホスフィン、ケトン、アルデヒド、ハロゲン化物、シアノ、及びニトロが挙げられる。特定の場合、炭化水素の部分それ自体が、例えばカルベン及びカルボカチオンを形成することによって、配位子として機能することができる。配位子になることができる官能基は一般的にルイス塩基であり、したがって利用可能な孤立した対電子を有し、及び/又は脱プロトン化することによってより強いルイス塩基を形成することができることもまた周知されている。したがって、脱プロトン化したバージョンの配位子は、本開示により包含され、別途述べられていない限り、非プロトン化した形態で描写されている配位子がある箇所にはいずれも、脱プロトン化した形態が含まれていると推定されるべきである。例えば、本明細書中に提示された構造式は、カルボン酸配位子を有すると例示されているにもかかわらず、本開示の目的のため、これらの例示された構造は、カルボン酸及び/又はカルボキシレートの両配位子を含むと解釈されるべきである。
【００３２】
「アルキル」という用語は、1〜30個の炭素原子を含有するアルキル基を指す。1個より多くの炭素が存在する場合、炭素は、直線的に連結されていてもよく、又は代わりに、2個よりも多くの炭素が存在する場合、炭素はまた、親鎖が1個以上の第二級、第三級、又は第四級の炭素を含有するよう、分枝の形式で連結されていてもよい。アルキルは、別途述べられていない限り、置換されていても、又は非置換でもよい。
【００３３】
「アルケニル」という用語は、1〜30個の炭素原子を含有するアルケニル基を指す。C1-アルケニルは、親鎖の炭素への二重結合を形成することができるが、3個以上の炭素のアルケニル基は、複数の二重結合を含有することができる。特定の場合、アルケニル基は、コンジュゲートすることになり、他の場合、アルケニル基はコンジュゲートせず、さらに他の場合、アルケニル基は、コンジュゲーションの引き伸ばし及び非コンジュゲーションの引き伸ばしを有していてもよい。加えて、1個より多くの炭素が存在する場合、炭素は直線的に連結されていてもよく、又は代わりに、3個より多くの炭素が存在する場合、炭素はまた、親鎖が1個以上の第二級、第三級、又は第四級の炭素を含有するよう、分枝の形式で連結されていてもよい。アルケニルは、別途述べられていない限り、置換されていても、又は非置換でもよい。
【００３４】
「アルキニル」という用語は、1〜30個の炭素原子を含有するアルキニル基を指す。C1-アルキニルは、親鎖の炭素への三重結合を形成することができるが、3個以上の炭素のアルキニル基は、複数の三重結合を含有することができる。1個より多くの炭素が存在する場合、炭素は直線的に連結されていてもよく、又は代わりに、4個より多くの炭素が存在する場合、炭素はまた、親鎖が1個以上の第二級、第三級、又は第四級の炭素を含有するよう、分枝の形式で連結されていてもよい。アルキニルは、別途述べられていない限り、置換されていても、又は非置換でもよい。
【００３５】
「シクロアルキル」という用語は、少なくとも3個の炭素原子を含有するが、12個以下の炭素原子は、それが環を形成するように連結されているアルキルを指す。「シクロアルキル」は、本開示の目的のため、1〜7つのシクロアルキル環を包含し、シクロアルキルの環が1つより多い場合、シクロアルキル環は、これらが連結、縮合されるように、又はこれらの組合せとなるように連結される。シクロアルキルは、置換されていても、若しくは非置換でもよく、又は複数のシクロアルキル環の場合、1つ以上の環は非置換でもよく、1つ以上の環は置換されていてもよく、又はこれらの組合せであってもよい。
【００３６】
「アリール」という用語は、環原子として炭素だけしか含有しない、局在化していないpi電子雲を有するコンジュゲートされた平坦な環系を指す。「アリール」は、本開示の目的のため、1〜7つのアリール環を包含し、アリールの環が1つより多い場合、アリール環は、これらが連結、縮合されるように、又はこれらの組合せとなるように連結される。アリールは、置換されていても、若しくは非置換でもよく、又は複数のアリール環の場合、1つ以上の環は非置換でもよく、1つ以上の環は置換されていてもよく、又はこれらの組合せであってもよい。
【００３７】
「ヘテロ環」という用語は、少なくとも1個の非炭素環原子を含有する環構造を指す。「ヘテロ環」は、本開示の目的のため、1〜7個のヘテロ環式環を包含し、ヘテロ環の環が1つより多い場合、ヘテロ環式環は、これらが連結、縮合されるように、又はこれらの組合せとなるように連結される。ヘテロ環は、芳香族でも、若しくは非芳香族でもよく、又は複数のヘテロ環式環の場合、1つ以上の環は非芳香族でもよく、1つ以上の環は芳香族でもよく、若しくはこれらの組合せであってよい。ヘテロ環は、置換でも、若しくは非置換でもよく、又は複数のヘテロ環式環の場合、1つ以上の環は非置換でもよく、1つ以上の環は置換されていてもよく、又はこれらの組合せであってよい。通常、非炭素環原子は、N、O、S、Si、Al、B、又はPのいずれかである。複数の非炭素環原子が存在する場合、これらの非炭素環原子は、同じ元素であるか、又は異なる元素、例えば、N及びOなどの組合せのいずれかとすることができる。ヘテロ環の例として、これらに限定されないが:単環式ヘテロ環、例えば、アジリジン、オキシラン、チイラン、アゼチジン、オキセタン、チエタン、ピロリジン、ピロリン、イミダゾリジン、ピラゾリジン、ピラゾリン、ジオキソラン、スルホラン、2,3-ジヒドロフラン、2,5-ジヒドロフラン、テトラヒドロフラン、チオファン、ピペリジン、1,2,3,6-テトラヒドロ-ピリジン、ピペラジン、モルホリン、チオモルホリン、ピラン、チオピラン、2,3-ジヒドロピラン、テトラヒドロピラン、1,4-ジヒドロピリジン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキサン、ジオキサン、ホモピペリジン、2,3,4,7-テトラヒドロ-1H-アゼピンホモピペラジン、1,3-ジオキセパン、4,7-ジヒドロ-1,3-ジオキセピン、及びヘキサメチレンオキシド;及び多環式ヘテロ環、例えば、インドール、インドリン、イソインドリン、キノリン、テトラヒドロキノリン、イソキノリン、テトラヒドロイソキノリン、1,4-ベンゾジオキサン、クマリン、ジヒドロクマリン、ベンゾフラン、2,3-ジヒドロベンゾフラン、イソベンゾフラン、クロメン、クロマン、イソクロマン、キサンテン、フェノキサチイン、チアントレン、インドリジン、イソインドール、インダゾール、プリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、フェナントリジン、ピリミジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、1,2-ベンズイソキサゾール、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンズトリアゾール、チオキサンチン、カルバゾール、カルボリン、アクリジン、ピロリジジン、及びキノリジジンが挙げられる。上記に記載されている多環式ヘテロ環に加えて、ヘテロ環は、2つ以上環の間の環縮合が、両方の環に共通の1つより多くの結合及び両方の環に共通の2個より多くの原子を含む、多環式ヘテロ環を含む。このような架橋したヘテロ環の例として、これらに限定されないが、キヌクリジン、ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン及び7-オキサビシクロ[2.2.1]ヘプタンが挙げられる。
【００３８】
単独で又は接尾語若しくは接頭語として使用される「ヘテロ環式基」、「ヘテロ環式部分」、「ヘテロ環式」、又は「ヘテロシクロ」という用語は、そこから1個以上の水素が除去されたヘテロ環を指す。
【００３９】
単独で又は接尾語若しくは接頭語として使用される「ヘテロシクリル」という用語は、そこから1個の水素を除去することによって、ヘテロ環から誘導される一価の基を指す。ヘテロシクリルとして、例えば、単環式ヘテロシクリル、例えばアジリジニル、オキシラニル、チイラニル、アゼチジニル、オキセタニル、チエタニル、ピロリジニル、ピロリニル、イミダゾリジニル、ピラゾリジニル、ピラゾリニル、ジオキソラニル、スルホラニル、2,3-ジヒドロフラニル、2,5-ジヒドロフラニル、テトラヒドロフラニル、チオファニル、ピペリジニル、1,2,3,6-テトラヒドロ-ピリジニル、ピペラジニル、モルホリニル、チオモルホリニル、ピラニル、チオピラニル、2,3-ジヒドロピラニル、テトラヒドロピラニル、1,4-ジヒドロピリジニル、1,4-ジオキサニル、1,3-ジオキサニル、ジオキサニル、ホモピペリジニル、2,3,4,7-テトラヒドロ-1H-アゼピニル、ホモピペラジニル、1,3-ジオキセパニル、4,7-ジヒドロ-1,3-ジオキセピニル、及びヘキサメチレンオキシジルなどが挙げられる。加えて、ヘテロシクリルとして、芳香族ヘテロシクリル又はヘテロアリール、例えば、ピリジニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、チエニル、フリル、フラザニル、ピロリル、イミダゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ピラゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、1,2,3-トリアゾリル、テトラゾリル、1,2,3-チアジアゾリル、1,2,3-オキサジアゾリル、1,2,4-トリアゾリル、1,2,4-チアジアゾリル、1,2,4-オキサジアゾリル、1,3,4-トリアゾリル、1,3,4-チアジアゾリル、及び1,3,4オキサジアゾリルなどが挙げられる。加えて、ヘテロシクリルは、多環式ヘテロシクリル(芳香族又は非芳香族の両方を含む)、例えば、インドリル、インドリニル、イソインドリニル、キノリニル、テトラヒドロキノリニル、イソキノリニル、テトラヒドロイソキノリニル、1,4-ベンゾジオキサニル、クマリニル、ジヒドロクマリニル、ベンゾフラニル、2,3-ジヒドロベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、クロメニル、クロマニル、イソクロマニル、キサンテニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニル、イソインドリル、インダゾリル、プリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、キノキサリニル、キナゾリニル、シンノリニル、プテリジニル、フェナントリジニル、ペリミジニル、フェナントロリニル、フェナジニル、フェノチアジニル、フェノキサジニル、1,2-ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾチオフェニル、ベンゾオキサゾリル、ベンズチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンズトリアゾリル、チオキサンチニル、カルバゾリル、カルボリニル、アクリジニル、ピロリジジニル、及びキノリジジニルなどを包含する。上記に記載されている多環式ヘテロシクリルに加えて、ヘテロシクリルは、2つ以上環の間の環縮合が、両方の環に共通の1つより多くの結合及び両方の環に共通の2個より多くの原子を含む、多環式ヘテロシクリルを含む。このような架橋したヘテロ環の例として、これらに限定されないが、キヌクリジニル、ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプチル;及び7-オキサビシクロ[2.2.1]ヘプチルが挙げられる。
【００４０】
単独で又は接尾語若しくは接頭語として使用される「ヘテロ-アリール」という用語は、芳香族の特徴を有するヘテロシクリルを指す。ヘテロアリールの例として、これらに限定されないが、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、チオフェン、フラン、フラザン、ピロール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、ピラゾール、イソチアゾール、イソオキサゾール、1,2,3-トリアゾール、テトラゾール、1,2,3-チアジアゾール、1,2,3-オキサジアゾール、1,2,4-トリアゾール、1,2,4-チアジアゾール、1,2,4-オキサジアゾール、1,3,4-トリアゾール、1,3,4-チアジアゾール、及び1,3,4-オキサジアゾールが挙げられる。
【００４１】
本開示の目的のため、「ヘテロ-」という用語は、接頭語として使用される場合、例えば、ヘテロ-アルキル、ヘテロ-アルケニル、ヘテロ-アルキニル、又はヘテロ-炭化水素などは、親鎖の一部として、1個以上の炭素原子が非炭素原子で置き換えられている、特定された炭化水素を指す。このような非炭素原子の例として、これらに限定されないが、N、O、S、Si、Al、B、及びPが挙げられる。ヘテロ-炭化水素鎖内に1つより多くの非炭素原子が存在する場合、この原子は、同じ元素であってもよいし、又は異なる元素、例えばN及びOなどの組合せであってもよい。
【００４２】
炭化水素、ヘテロ環などに関して「非置換である」という用語は、親鎖が置換基を含有しない構造を指す。
【００４３】
炭化水素、ヘテロ環などに関して「置換されている」という用語は、親鎖が1つ以上の置換基を含有する構造を指す。
【００４４】
「置換基」という用語は、水素原子の代わりに置換されている原子又は原子の群を指す。本発明の目的のため、置換基は、重水素原子を含む。
【００４５】
「炭化水素」という用語は、炭素及び水素しか含有しない原子の群を指す。本発明において使用することができる炭化水素の例として、これらに限らないが、アルカン、アルケン、アルキン、アレーン、及びベンジルが挙げられる。
【００４６】
「官能基」又は「FG」という用語は、これらの分子の特徴的な化学反応に関与する分子内の特定の群の原子を指す。それが属する分子のサイズに関わらず、同じ官能基は、同じ又は同様の化学反応(複数可)の対象となるが、その相対的な反応性は、付近の官能基により改変することができる。官能基の原子は、互いに及び分子の残りに共有結合で連結している。本開示において使用することができるFGの例として、これらに限定されないが、置換又は非置換のアルキル、置換又は非置換のアルケニル、置換又は非置換のアルキニル、置換又は非置換のアリール、置換又は非置換のヘテロ-アルキル、置換又は非置換のヘテロ-アルケニル、置換又は非置換のヘテロ-アルキニル、置換又は非置換のヘテロ-アリール、置換又は非置換のヘテロ環、ハロ、ヒドロキシル、無水物、カルボニル、カルボキシル、カーボネート、カルボキシレート、アルデヒド、ハロホルミル、エステル、ヒドロペルオキシ、ペルオキシ、エーテル、オルトエステル、カルボキサミド、アミン、イミン、イミド、アジド、アゾ、シアネート、イソシアネート、ニトレート、ニトリル、イソニトリル、ニトロソ、ニトロ、ニトロソオキシ、ピリジル、スルフヒドリル、硫化物、ジスルフィド、スルフィニル、スルホ、チオシアネート、イソチオシアネート、カルボノチオイル、ホスフィノ、ホスホノ、ホスフェート、Si(OH)3、Ge(OH)3、Sn(OH)3、Si(SH)4、Ge(SH)4、AsO3H、AsO4H、P(SH)3、As(SH)3、SO3H、Si(OH)3、Ge(OH)3、Sn(OH)3、Si(SH)4、Ge(SH)4、Sn(SH)4、AsO3H、AsO4H、P(SH)3、及びAs(SH)3が挙げられる。
【００４７】
本明細書で使用される場合、「コア」は、フレームワーク内に見出される繰返し単位(複数可)を指す。このようなフレームワークは、均質な繰り返しコア、不均質な繰り返しコア又は均質及び不均質なコアの組合せを含むことができる。コアは、金属又は金属のクラスター及び連結部分を含む。
【００４８】
本明細書で使用される場合、「フレームワーク」は、多孔性であってもなくてもよい、一次元、二次元、又は三次元構造を形成するための複数のコアからなる結晶構造を指す。時には、細孔はゲスト分子(多くの場合溶媒)の脱離により安定する。
【００４９】
「共有結合の有機多面体」という用語は、非拡張の共有結合の有機ネットワークを指す。このような多面体における重合は、重合を阻害するキャッピング配位子が存在するために普通起こらない。共有結合の有機の多面体は、ネットワークの空間的な構造が多面体となるように、多座のコアを一緒に連結する複数の連結部分を含む、共有結合の有機ネットワークである。通常、この変化形の多面体は、二次元又は三次元の構造である。
【００５０】
「ポストフレームワーク反応物質」という用語は、化学反応に直接関わるすべての既知の物質を指す。ポストフレームワーク反応物質は、通常、元素又は化合物のいずれかの物質であり、この物質は、これらの外側の原子価レベルにおいて電子の最適数に到達していない、及び/又は環の歪み、結合の長さ、低い結合解離エネルギーなどにより最も好ましいエネルギー状態に到達していない。ポストフレームワーク反応物質のいくつかの例として、これらに限定されないが:
【化１０】
2015510490.tif 000012
【００５１】
I-R、Br-R、CR3-Mg-Br、CH2R-Li、CR3、Na-R、及びK-R(式中、各Rは、独立して、H、スルホネート、トシレート、アジド、トリフレート、イリド、アルキル、アリール、OH、アルコキシ、アルケン、アルキン、フェニル及び前述のものの置換、硫黄含有基(例えば、チオアルコキシ、塩化チオニル)、シリコン含有基、窒素含有基(例えば、アミド及びアミン)、酸素含有基(例えば、ケトン、カーボネート、アルデヒド、エステル、エーテル、及び無水物)、ハロゲン、ニトロ、ニトリル、ニトレート、ニトロソ、アミノ、シアノ、尿素、ホウ素含有基(例えば、水素化ホウ素ナトリウム、及びカテコールボラン)、リン含有基(例えば、三臭化リン)、及びアルミニウム含有基(例えば、水素化リチウムアルミニウムを含む群から選択される)が挙げられる。
【００５２】
本明細書で使用される場合、原子に接続されている別の線と交差する波線は、この原子が、存在するが、構造には描写されていない別の実体に共有結合していることを示唆している。線に交差していないが、原子に接続されている波線は、この原子は、結合又はいくつかの他のタイプの識別可能なつながりにより別の原子と相互作用していることを示唆している。
【００５３】
直線及び破線で示された結合は、一重の共有結合、又は代わりに二重の共有結合であってもよい結合を示している。しかし、R基が、別の原子と直線及び破線で連結されている原子を定義しており、その結合が二重の共有結合であると、その最大原子価を超えてしまうような場合、この結合は一重の共有結合にしかならない。例えば、Rが水素であることが可能で、別の原子に直線及び破線で連結されている場合、たとえこのような結合が、一重結合又は二重結合であると示されていたとしても、水素は、一重結合しか形成しないことになる。
【００５４】
本明細書中に開示されている金属有機フレームワークの合成に使用することができる金属及びこれらと関連のあるイオンは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、ランタノイド、アクチノイド、半金属、及びポスト遷移金属を含む群から選択される。金属は、フレームワーク内に1つ以上の配位子を有する錯体を形成することを介して、又は簡単なイオン交換により、オープンフレームワーク、MOFへ導入することができる。したがって、本明細書中に開示されている任意の金属を導入することができると仮定することは妥当である。さらに、フレームワークの合成後、金属は、一般的に既知の技法で交換することができ、及び/又はポストフレームワーク反応物質に起因する官能基と共に配位錯体を形成することによって、さらなる金属イオンをフレームワークに加えることができる。
【００５５】
ある実施形態では、(1)フレームワークの合成に使用することができる、(2)フレームワークの合成後に交換することができる、及び/又は(3)ポストフレームワーク反応物質官能基(複数可)と共に配位錯体を形成することによってフレームワークに加えることができる1種以上の金属として、これらに限定されないが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、ランタノイド、アクチノイド、半金属、及びポスト遷移金属が挙げられる。
【００５６】
特定の実施形態では、(1)フレームワークの合成に使用することができる、(2)フレームワークの合成後に交換することができる、及び/又は(3)ポストフレームワーク反応物質官能基(複数可)と共に配位錯体を形成することによってフレームワークに加えることができる1種以上の金属として、これらに限定されないが、相当する金属塩の対アニオンと共に、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Sc3+、Sc2+、Sc+、Y3+、Y2+、Y+、Ti4+、Ti3+、Ti2+、Zr4+、Zr3+、Zr2+、Hf4+、Hf3+、V5+、V4+、V3+、V2+、Nb5+、Nb4+、Nb3+、Nb2+、Ta5+、Ta4+、Ta3+、Ta2+、Cr6+、Cr5+、Cr4+、Cr3+、Cr2+、Cr+、Cr、Mo6+、Mo5+、Mo4+、Mo3+、Mo2+、Mo+、Mo、W6+、W5+、W4+、W3+、W2+、W+、W、Mn7+、Mn6+、Mn5+、Mn4+、Mn3+、Mn2+、Mn+、Re7+、Re6+、Re5+、Re4+、Re3+、Re2+、Re+、Re、Fe6+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Fe+、Fe、Ru8+、Ru7+、Ru6+、Ru4+、Ru3+、Ru2+、Os8+、Os7+、Os6+、Os5+、Os4+、Os3+、Os2+、Os+、Os、Co5+、Co4+、Co3+、Co2+、Co+、Rh6+、Rh5+、Rh4+、Rh3+、Rh2+、Rh+、Ir6+、Ir5+、Ir4+、Ir3+、Ir2+、Ir+、Ir、Ni3+、Ni2+、Ni+、Ni、Pd6+、Pd4+、Pd2+、Pd+、Pd、Pt6+、Pt5+、Pt4+、Pt3+、Pt2+、Pt+、Cu4+、Cu3+、Cu2+、Cu+、Ag3+、Ag2+、Ag+、Au5+、Au4+、Au3+、Au2+、Au+、Zn2+、Zn+、Zn、Cd2+、Cd+、Hg4+、Hg2+、Hg+、B3+、B2+、B+、Al3+、Al2+、Al+、Ga3+、Ga2+、Ga+、In3+、In2+、In1+、Tl3+、Tl+、Si4+、Si3+、Si2+、Si+、Ge4+、Ge3+、Ge2+、Ge+、Ge、Sn4+、Sn2+、Pb4+、Pb2+、As5+、As3+、As2+、As+、Sb5+、Sb3+、Bi5+、Bi3+、Te6+、Te5+、Te4+、Te2+、La3+、La2+、Ce4+、Ce3+、Ce2+、Pr4+、Pr3+、Pr2+、Nd3+、Nd2+、Sm3+、Sm2+、Eu3+、Eu2+、Gd3+、Gd2+、Gd+、Tb4+、Tb3+、Tb2+、Tb+、Db3+、Db2+、Ho3+、Er3+、Tm4+、Tm3+、Tm2+、Yb3+、Yb2+、Lu3+、及びこれらの任意の組合せが挙げられる。
【００５７】
別の実施形態では、(1)フレームワークの合成における、(2)フレームワークの合成後に交換される、及び/又は(3)ポストフレームワーク反応物質官能基(複数可)と共に配位錯体を形成することによってフレームワークに加えられる、1種以上の金属イオンは、Mg及びZnを含む群から選択される金属である。
【００５８】
特定の実施形態では、金属有機フレームワークの合成に使用される金属はMg又はZnである。
【００５９】
連結部分の配位子及び/又はポストフレームワーク反応物質の配位子は、配位子と、本明細書中に開示されている金属又は金属イオンとの間の相互作用を最適化するように、Hard Soft Acid Base理論(硬軟酸塩基理論、HSAB)に基づいて選択することができる。特定の場合、金属及び配位子は、硬い酸及び硬い塩基となるように選択され、この場合、配位子及び金属は、以下の特徴を有することになる:小さな原子/イオン半径、高い酸化状態、低い分極率、硬い電気陰性度(塩基)、硬い塩基の最高被占分子軌道(HOMO)は低エネルギーであること、及び硬い酸の最低空分子軌道(LUMO)は高エネルギーであること。一般的に硬い塩基配位子は酸素を含有する。典型的な硬い金属及び金属イオンとして、アルカリ金属、及び遷移金属、例えば、より高い酸化状態にあるFe、Cr、及びVなどが挙げられる。他の場合には、金属及び配位子は、柔らかい酸及び柔らかい塩基となるように選択され、この場合、配位子及び金属又は金属イオンは、以下の特徴を有することになる:大きな原子/イオン半径、低い又はゼロの酸化状態、高い分極率、低い電気陰性度、軟らかい塩基は硬い塩基より高いエネルギーのHOMOを有すること、及び柔らかい酸は硬い酸より低いエネルギーのLUMOを有すること。一般的に柔らかい塩基配位子は、硫黄、リン、及びより大きなハロゲン化物を含有する。他の場合には、金属及び配位子は、ボーダーラインの酸及びボーダーラインの塩基となるように選択される。特定の場合、金属及び配位子は、これらが硬いものと柔らかいもの、硬いものとボーダーライン、又はボーダーラインと柔らかいものとなるように選択される。
【００６０】
ある実施形態では、(1)金属有機フレームワークの合成に使用することができる、(2)金属有機フレームワークの合成後に交換することができる、及び/又は(3)ポストフレームワーク反応物質官能基(複数可)と共に配位錯体を形成することによって金属有機フレームワークに加えることができる金属は、HSABの硬い金属である。さらなる実施形態では、(1)フレームワークの合成に使用することができる、(2)フレームワークの合成後に交換することができる、及び/又は(3)ポストフレームワーク反応物質官能基(複数可)と共に配位錯体を形成することによってフレームワークに加えることができる金属は、HSABの柔らかい金属である。さらなる実施形態では、(1)金属有機フレームワークの合成に使用することができる、(2)金属有機フレームワークの合成後に交換することができる、及び/又は(3)ポストフレームワーク反応物質官能基(複数可)と共に配位錯体を形成することによって金属有機フレームワークに加えることができる金属は、HSABボーダーライン金属である。(1)金属有機フレームワークの合成に使用される、(2)金属有機フレームワークの合成後に交換される、及び/又は(3)ポストフレームワーク反応物質官能基(複数可)と共に配位錯体を形成することによって金属有機フレームワークに加えられる複数の金属が存在する場合、金属有機フレームワークにおいて使用することができる又は金属有機フレームワークに結合させることができる硬い、柔らかい及びボーダーライン金属の任意の組合せが存在し得る。
【００６１】
さらなる実施形態では、(1)そのフレームワークの合成に使用することができる、(2)フレームワークの合成後に交換することができる、及び/又は(3)ポストフレームワーク反応物質官能基(複数可)と共に配位錯体を形成することによってフレームワークに加えることができる1種以上の金属は、以下から選択される配位数を有する:2、4、6、及び8。別の実施形態では、1種以上の金属は4及び8の配位数を有する。さらに別の実施形態では、金属は8の配位数を有する。
【００６２】
さらなる実施形態では、金属有機フレームワークの合成に使用される金属は、配位錯体又はクラスターが、これらに限定されないが、平面三角形、四面体、平面四辺形、三方両錐形、四角錐形、八面体、三角柱、五角両錐、外輪型及び正四角反柱を含めた分子形状を有するように、原子、原子の群、又は配位子と配位結合することができる。さらなる実施形態では、金属有機フレームワークの合成に使用される金属イオンは、これらに限定されないが、四面体、外輪型及び八面体の分子形状を含めた分子形状を有する配位錯体又はクラスターを形成することができる。さらなる実施形態では、金属有機フレームワークの合成に使用される金属は、八面体の分子形状を有する配位錯体又はクラスターを形成することができる。別の実施形態では、八面体形状を有する配位錯体が、2種以上のタイプの配位子が金属イオンに配位結合されているかどうかに応じて、様々な異性体として存在することができる。生成することができるこのような異性体の例として、3種以上の異なる配位子を有する配位錯体に対して、これらに限定されないが、cis、trans、fac、mer、及びこれらの任意の組合せが挙げられる。さらなる実施形態では、本明細書中に開示されている配位錯体又はクラスターは、キラリティーを有してもよい。別の実施形態では、本明細書中に開示されている配位錯体又はクラスターは、キラリティーを有していなくてよい。
【００６３】
一実施形態では、連結部分は、アルキル、ヘテロ-アルキル、アルケニル、ヘテロ-アルケニル、アルキニル、ヘテロ-アルキニル、1つ以上のシクロアルキル環、1つ以上のシクロアルケニル環、1つ以上のシクロアルキニル環、さらなるアリール環のうちの1つ、1つ以上のヘテロ環式環、又は先行する群の任意の組合せを含む有機ベースの親鎖を含み(これらには、異なるタイプの環の連結環系及び/又は縮合環系で構成されるより大きな環構造が含まれる)、この有機ベースの親鎖は、さらなる置換若しくは非置換の炭化水素及びヘテロ環基、又はこれらの組合せを含めた、1つ以上の官能基でさらに置換されていてもよく、この連結部分は、少なくとも1つ(例えば1、2、3、4、5、6つ…)の連結クラスターを含有する。
【００６４】
さらなる実施形態では、金属有機フレームワークの連結部分は、1つ以上の置換又は非置換の環で構成される有機ベースの親鎖を有し、これらの環のうちの1つ以上は、さらなる置換若しくは非置換の炭化水素及びヘテロ環基、又はこれらの組合せを含めた、1つ以上の官能基でさらに置換されており、連結部分は、少なくとも1つ(例えば、1、2、3、4、5、6つ…)の連結クラスターを含有する。
【００６５】
さらなる実施形態では、金属有機フレームワークの連結部分は、1つ以上の置換又は非置換の環で構成される有機ベースの親鎖を有し、これらの環のうちの1つ以上は、さらなる置換若しくは非置換の炭化水素及びヘテロ環基、又はこれらの組合せを含めた、1つ以上の官能基でさらに置換されており、連結部分は、カルボン酸、アミン、チオール、シアノ、ニトロ、ヒドロキシル、又はヘテロ環式環ヘテロ原子、例えば、ピリジン中のNなどのいずれかである、少なくとも1つの(例えば、1、2、3、4、5、6つ以上)の連結クラスターを含有する。
【００６６】
別の実施形態では、金属有機フレームワークの連結部分は、1つ以上の置換又は非置換の環で構成される有機ベースの親鎖を有し、これらの環のうちの1つ以上は、さらなる置換若しくは非置換の炭化水素及びヘテロ環基、又はこれらの組合せを含めた、1つ以上の官能基でさらに置換されており、連結部分は、カルボン酸、アミン、ヒドロキシル、又はヘテロ環式環ヘテロ原子、例えば、ピリジン中のNなどのいずれかである、少なくとも1つ(例えば1、2、3、4、5、6つ以上)の連結クラスターを含有する。
【００６７】
別の実施形態では、金属有機フレームワークの連結部分は、1つ以上の置換又は非置換の環で構成される有機ベースの親鎖を有し、これらの環のうちの1つ以上は、さらなる置換若しくは非置換の炭化水素及びヘテロ環基、又はこれらの組合せを含めた、1つ以上の官能基でさらに置換されており、連結部分は、少なくとも1つ(例えば、1、2、3、4、5、6つ以上)のカルボン酸連結クラスターを含有する。
【００６８】
別の実施形態では、金属有機フレームワークの連結部分は、1つ以上の置換又は非置換の環で構成される有機ベースの親鎖を有し、これらの環のうちの1つ以上は、さらなる置換若しくは非置換の炭化水素及びヘテロ環基、又はこれらの組合せを含めた、2つ以上の官能基でさらに置換されており、連結部分は、少なくとも2つ(例えば、2、3、4、5、6つ以上)のカルボン酸連結クラスターを含有する。
【００６９】
さらなる実施形態では、金属有機フレームワークは、式I:
【化１１】
2015510490.tif 000013
【００７０】
(式中、
A1〜A8は、独立して、N又はCのいずれかであり、
X1及びX2はFGであり、
R1〜R12は、独立して、H、FG、(C1〜C12)アルキル、置換(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、(C1〜C12)シクロアルキル、置換(C1〜C12)シクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロ環、置換ヘテロ環、-C(R13)3、-CH(R13)2、-CH2R13、-C(R13)3、-CH(R14)2、-CH2R14、-OC(R13)3、-OCH(R13)2、-OCH2R14、-OC(R14)3、-OCH(R14)2、-OCH2R14、
【化１２】
2015510490.tif 000014
【００７１】
を含む群から選択され、R1及びR2は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、R3及びR4は、一緒に連結することによって、シクロアルキル、アリール及びヘテロ環を含む群から選択される置換又は非置換の環を形成し、
R13は、FG、(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)置換アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、ヘミアセタール、ヘミケタール、アセタール、ケタール、及びオルトエステルを含む群から選択され、
R14は、シクロアルキル、アリール、及びヘテロ環を含む群から選択される1つ以上の置換又は非置換の環であり、
yは、0〜3の数であり、
zは、0〜20の数であり、
ただし、NであるAと結合している場合、Rは不在であることを条件とする)
を含む連結部分から作り出される。
【００７２】
特定の実施形態では、本開示は、式I(a):
【化１３】
2015510490.tif 000015
【００７３】
を有する連結部分を含む金属有機フレームワークを提供する。
【００７４】
さらなる実施形態では、金属有機フレームワークは、式I、II、III、IV、V、及びVI:
【化１４】
2015510490.tif 000016
【化１５】
2015510490.tif 000017
【００７５】
(式中、
A9〜A14は、独立して、N又はCのいずれかであり、
R53〜R96は、独立して、H、FG、(C1〜C12)アルキル、置換(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、(C1〜C12)シクロアルキル、置換(C1〜C12)シクロアルキル、アリール、置換アリール、ヘテロ環、置換ヘテロ環、-C(R13)3、-CH(R13)2、-CH2R13、-C(R13)3、-CH(R14)2、-CH2R14、-OC(R13)3、-OCH(R13)2、-OCH2R14、-OC(R14)3、-OCH(R14)2、-OCH2R14、
【化１６】
2015510490.tif 000018
【００７６】
を含む群から選択され、
R13は、FG、(C1〜C12)アルキル、(C1〜C12)置換アルキル、(C1〜C12)アルケニル、置換(C1〜C12)アルケニル、(C1〜C12)アルキニル、置換(C1〜C12)アルキニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキル、ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルケニル、ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、置換ヘテロ-(C1〜C12)アルキニル、ヘミアセタール、ヘミケタール、アセタール、ケタール、及びオルトエステルを含む群から選択され、
R14は、シクロアルキル、アリール、及びヘテロ環を含む群から選択される1つ以上の置換又は非置換の環であり、
yは、0〜3の数であり、
ただし、NであるAと結合している場合、Rは不在であることを条件とする)
を含む連結部分から作り出される。
【００７７】
特定の実施形態では、本開示は、式IV(a):
【化１７】
2015510490.tif 000019
【００７８】
を有する連結部分含む金属有機フレームワークを提供する。
【００７９】
さらなる実施形態では、本開示は、式IV(b):
【化１８】
2015510490.tif 000020
【００８０】
(式中、yは0〜20の数である)を有する連結部分を含む金属有機フレームワークを提供する。
【００８１】
別の実施形態では、本開示は、式I(a)及び式IV(a)を有する少なくとも2つの連結部分を含む金属有機フレームワークを提供する。
【００８２】
さらに別の実施形態では、本開示は、式I(a)及び式IV(b)を有する少なくとも2つの連結部分を含む金属有機フレームワークを提供する。
【００８３】
特定の実施形態では、式(I)の1つ以上の連結部分を含む、本明細書中に開示されている金属有機フレームワークは、式IV(a)の少なくとも1つの連結部分をさらに含む。
【００８４】
特定の実施形態では、式(I)の1つ以上の連結部分を含む、本明細書中に開示されている金属有機フレームワークは、式IV(b)の少なくとも1つの連結部分をさらに含む。
【００８５】
本開示のフレームワークの調製は、水性溶媒系又は非水性溶媒系のいずれかの中で行うことができる。溶媒は、極性若しくは非極性、又は場合によってこれらの組合せであってよい。反応混合物又は懸濁液は、溶媒系、連結部分又は複数の連結部分、及び金属錯体又は金属/塩錯体を含む。反応液、混合物又は懸濁液は、テンプレート剤、触媒、又はこれらの組合せをさらに含有してもよい。反応混合物は、反応の構成部分に応じて、高温で加熱してもよいし、又は周辺温度で維持してもよい。
【００８６】
反応に使用することによって、フレームワークを作製することができる、及び/又はポストフレームワーク合成の反応のための非水性溶媒として使用することができる、非水性溶媒の例として、これらに限らないが、n-炭化水素ベースの溶媒、例えばペンタン、ヘキサン、オクタデカン、及びドデカンなど;分枝及びシクロ-炭化水素ベースの溶媒、例えば、シクロヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキセン、シクロペンタンなど;アリール及び置換アリールベースの溶媒、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ニトロベンゼン、シアノベンゼン、ナフタレン、及びアニリンなど;混合した炭化水素及びアリールベースの溶媒、例えば、混合したヘキサン、混合したペンタン、ナフサ、及び石油エーテルなど;アルコールベースの溶媒、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、n-ブタノール、イソブタノール、2-メチル-1-ブタノール、tert-ブタノール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-1-ペンタノール、及び2-ペンタノールなど;アミドベースの溶媒、例えば、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、及び2-ピロリドンなど;アミンベースの溶媒、例えば、ピペリジン、ピロリジン、コリジン、ピリジン、モルホリン、キノリン、エタノールアミン、エチレンジアミン、及びジエチレントリアミンなど;エステルベースの溶媒、例えば、酢酸ブチル、sec-酢酸ブチル、tert-酢酸ブチル、炭酸ジエチル、酢酸エチル、アセト酢酸エチル、乳酸エチル、炭酸エチレン、酢酸ヘキシル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸メチル、酢酸プロピル、及び炭酸プロピレンなど;エーテルベースの溶媒、例えば、ジ-tert-ブチルエーテル、ジエチルエーテル、ジグリム、ジイソプロピルエーテル、1,4-ジオキサン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン(THF)、及びテトラヒドロピランなど;グリコールエーテルベースの溶媒、例えば、2-ブトキシエタノール、ジメトキシエタン、2-エトキシエタノール、2-(2-エトキシエトキシ)エタノール、及び2-メトキシエタノールなど;ハロゲン化ベースの溶媒、例えば、四塩化炭素、クロロベンゼン、クロロホルム、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエテン、ジクロロメタン(DCM)、ジヨードメタン、エピクロロヒドリン、ヘキサクロロブタジエン、ヘキサフルオロ-2-プロパノール、ペルフルオロデカリン、ペルフルオロヘキサン、テトラブロモメタン、1,1,2,2-テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン、1,3,5-トリクロロベンゼン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、1,2,3-トリクロロプロパン、トリフルオロ酢酸、及び2,2,2-トリフルオロエタノールなど;無機のベースの溶媒、例えば塩化水素、アンモニア、二硫化炭素、塩化チオニル、及び三臭化リンなど;ケトンベースの溶媒、例えば、アセトン、ブタノン、エチルイソプロピルケトン、イソホロン、メチルイソブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、及び3-ペンタノンなど;ニトロ及びニトリルベースの溶媒、例えば、ニトロエタン、アセトニトリル、及びニトロメタンなど;硫黄ベースの溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、メチルスルホニルメタン、スルホラン、イソシアノメタン、チオフェン、及びチオジグリコールなど;尿素、ラクトン及びカーボネートベースの溶媒、例えば、1-3-ジメチル-3,4,5,6-テトラヒドロ-2(1H)-ピリミジノン(DMPU)、1-3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ブチロラクトン、cis-2,3-ブチレンカーボネート、trans-2,3-ブチレンカーボネート、2,3-ブチレンカーボネートなど;カルボン酸ベースの溶媒、例えば、ギ酸、酢酸、クロル酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、プロパン酸、ブタン酸、カプロン酸、シュウ酸、及び安息香酸など;ホウ素及びリンベースの溶媒、例えば、トリエチルボレート、トリエチルホスフェート、トリメチルボレート、及びトリメチルホスフェートなど;重水素を含有する溶媒、例えば、重水素化アセトン、重水素化ベンゼン、重水素化クロロホルム、重水素化ジクロロメタン、重水素化DMF、重水素化DMSO、重水素化エタノール、重水素化メタノール、及び重水素化THFなど;並びにこれらの任意の適当な混合物が挙げられる。
【００８７】
別の実施形態では、フレームワークの合成において溶媒系として使用される非水性の溶媒は、7未満のpHを有する。さらなる実施形態では、フレームワークを合成するために使用される溶媒系は、7未満のpHを有する水溶液である。さらなる実施形態では、フレームワークを合成するために使用される溶媒系は、水を含有する。別の実施形態では、フレームワークを合成するために使用される溶媒系は、水及び塩酸を含有する。
【００８８】
適当な溶媒又は適当な溶媒の混合物は、開始する反応物質に基づき、及び/又はある特定の溶媒(複数可)の選択が、本開示の物質を得ることにおいて重大と考えられない場合、当業者であれば容易に判定することができる。
【００８９】
本開示の方法においてテンプレート剤を使用することができる。本開示に採用されるテンプレート剤は、結果として生じる結晶ベースのフレームワークにおいて細孔を占有する目的のために反応混合物に加えられる。本開示の一部の変化形では、空間充填剤、吸着した化学種及びゲスト種が、金属有機フレームワークの表面積を増加させる。適切な空間充填剤として、例えば、以下からなる群から選択される構成部分が挙げられる:(i)1〜20個の炭素原子を有する、直鎖、分枝、又は環式の脂肪族基を含有する、アルキルアミン及びこれらの相当するアルキルアンモニウム塩;(ii)1〜5つのフェニル環を有する、アリールアミン及びこれらの相当するアリールアンモニウム塩;(iii)1〜20個の炭素原子を有する直鎖、分枝、又は環式の脂肪族基を含有するアルキルホスホニウム塩;(iv)1〜5つのフェニル環を有するアリールホスホニウム塩;(v)1〜20個の炭素原子を有する、直鎖、分枝、又は環式の脂肪族基を含有する、アルキル有機酸及びこれらの相当する塩;(vi)1〜5つのフェニル環を有する、アリール有機酸及びこれらの相当する塩;(vii)1〜20個の炭素原子を有する直鎖、分枝、又は環式の脂肪族基を含有する脂肪族アルコール;又は(viii)1〜5つのフェニル環を有するアリールアルコール。
【００９０】
特定の実施形態では、テンプレート剤は、本明細書中に開示されている方法と共に使用され、及び他の実施形態ではテンプレート剤は、本明細書中に開示されている方法と共に使用されない。
【００９１】
フレームワークの結晶化は、溶液、混合物、又は懸濁液を周辺温度で維持するか、又は溶液、混合物、若しくは懸濁液を高温で維持し、希釈した塩基を溶液に加え、希釈した塩基を溶液全体に拡散し、及び/又は溶液を密閉した容器に移し、既定の温度に加熱することによって、行うことができる。
【００９２】
特定の実施形態では、フレームワークの結晶化は、核形成を促進する添加剤を加えることによって改善することができる。
【００９３】
特定の実施形態では、溶液、混合物又は懸濁液は、周辺温度に維持することによって、結晶化を可能にする。別の実施形態では、溶液、混合物、又は懸濁液を、等温オーブン内で300℃まで加熱することによって、結晶化を可能にする。さらに別の実施形態では、活性化したフレームワークは、か焼（calcination）により作り出すことができる。さらなる実施形態では、フレームワークのか焼は、フレームワークを350℃で少なくとも1時間加熱することによって、達成することができる。
【００９４】
本開示のフレームワークは、異なる官能基を有する複数の連結部分を最初に利用することによって作り出すことができ、これらの官能基の少なくとも1つは、フレームワーク合成後、異なる官能基により改変、置換、又は排除されてもよいことがさらに想定される。言い換えると、少なくとも1つの連結部分は、ポストフレームワーク反応物質とポスト合成反応させることによって、有機フレームワーク内の官能基の多様性をさらに増加させることができる官能基を含む。
【００９５】
フレームワークを合成した後、フレームワークを、配位座数を有していてもよいし、有していなくてもよい1つ以上のポストフレームワーク反応物質と反応させることによって、さらに改変することができる。特定の実施形態では、合成されたままのフレームワークは、ポストフレームワーク反応物質と反応させない。別の実施形態では、合成されたままのフレームワークは、少なくとも1つのポストフレームワーク反応物質と反応させる。さらに別の実施形態では、合成されたままのフレームワークは、少なくとも2つのポストフレームワーク反応物質と反応させる。さらなる実施形態では、合成されたままのフレームワークは、少なくとも1つのポストフレームワーク反応物質と反応させることによって、結果としてフレームワークに配位座数を加えることになる。
【００９６】
本開示は、ポストフレームワーク反応物質を用いてフレームワークの合成後に官能基を修飾、置換又は排除する化学反応は、反応に使用される官能基及び/又はポストフレームワーク反応物質のタイプに応じて、1つ以上の同様の又は異なる化学反応メカニズムを使用することができることを想定している。本発明で想定される化学反応メカニズムの例として、これらに限らないが、遊離基ベースの、単分子の求核置換(SN1)、二分子の求核置換(SN2)、単分子の脱離(E1)、二分子の脱離(E2)、E1cBの脱離、求核性芳香族置換(SnAr)、求核性内部置換(SNi)、求核性添加、求電子性添加、酸化、還元、付加環化、閉環メタセシス(RCM)、ペリ環化、電子環状、転位、カルベン、カルベノイド、クロスカップリング、及び分解が挙げられる。
【００９７】
適当な反応性官能基を保有する、すべての上述の連結部分は、フレームワーク合成後の適切な反応物質により化学的に転換させることによって、さらなる官能基を細孔に加えることができる。合成後にフレームワーク内の有機連結を修飾することによって、これまでは利用不可能であった、又は多大な困難及び/又はコストを介してのみ利用可能であった官能基の利用が可能となり、容易となる。
【００９８】
化学選択性を増強させるため、別の官能基に対して所望される化学反応の際に好ましくない生成物を作り出してしまう1つ以上の官能基を保護し、次いでこの保護された基を所望の反応が完了した後に脱保護することが望ましいことがあることが、本開示によりさらに想定される。このような保護/脱保護ストラテジーの利用は、1つ以上の官能基に対して使用することができる。
【００９９】
他の薬剤を加えることによって、本明細書中に開示されている反応の速度を増加させることができ、これには、触媒、塩基、及び酸を加えることが含まれる。
【０１００】
別の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、金属イオンを結合すること、フレームワークの疎水性を増加させること、フレームワークの疎水性を低下させること、フレームワークの化学的吸着性を改変すること、フレームワークの細孔サイズを改変すること、及びフレームワークに触媒をつなぐことを含む群から選択される特性を有するように選択される。
【０１０１】
一実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、飽和又は不飽和のヘテロ環であることができる。
【０１０２】
別の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、N、S、及びOなどの原子を含む官能基を有する、1〜20個の炭素を有する。
【０１０３】
さらに別の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、フレームワーク内の細孔のサイズを調節するように選択される。
【０１０４】
別の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、フレームワークの疎水性を増加させるように選択される。代替の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、フレームワークの疎水性を低下させるように選択される。
【０１０５】
さらに別の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、フレームワークの化学的、無機及び/又は有機の吸着を調節するように選択される。
【０１０６】
さらに別の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、フレームワークのガス分離を調節するように選択される。特定の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、金属イオンをキレートする場合、フレームワークの表面上に電気的双極子モーメントを作り出す。
【０１０７】
さらなる実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、フレームワークの気体吸着特性を調節するように選択される。別の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、フレームワークの炭化水素気体吸着を促進又は増加させるように選択される。
【０１０８】
さらなる実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、フレームワークに触媒効率を増加させる又は加えるように選択される。
【０１０９】
別の実施形態では、ポストフレームワーク反応物質は、有機金属の錯体をフレームワークにつなぐことができるように選択される。このようなつながれた有機金属錯体は、例えば、不均一系触媒として使用することができる。
【０１１０】
特定の実施形態では、細孔開口は、連結部分の長さにより制御される。
【０１１１】
貯蔵、分離、又は変換のための、これらの細孔開口を介して分子の利用を可能にすることによって、多孔性結晶は極めて有用な構造である。細孔開口は、細孔を介して入り得る分子のサイズを支配する一方で、結晶フレームワークは、多くの機能を果たすための表面及び空間を提供する。しかし長年にわたる検証により、大きな有機、無機の及び生物学的分子の包含に対して適切なサイズの細孔開口を有する結晶が作られることになる。報告された最も大きな細孔開口及び内孔径はそれぞれ32×24Å2及び47Åである;その両方とも金属有機フレームワーク(MOF)において見出された。原則として、大きな細孔開口を可能にするため、MOFの合成において長い連結を使用することが可能であるはずであるが、これを行う試みが成功していなかった。結果として生じた構造は、相互貫入構造であり、これにより細孔開口のサイズが制限されるか、又は壊れやすく、この場合、フレームワークはゲスト種の除去の際に崩壊する。本明細書中に開示されているのは、14〜98Åの範囲の細孔開口を有する、一連の安定した非相互貫入の等網目状(同じトポロジーを有する)のMOF-74のような構造(IRMOF-74-I〜XIと称す)の合成を提示することによって、この長期にわたる問題を解決する方法である。
【０１１２】
本明細書中に開示されている新規の化合物は、MOF-74、M2(2,5-DOT)(M=Zn2+、Mg2+;DOT=ジオキシドテレフタレート、I、図1)と特性を共有するが、2つ(II)、3つ(III)、4つ(IV)、5つ(V)、6つ(VI)、7つ(VII)、9つ(IX)及び11(XI)のDOTを連結するための方法を利用することによって、本開示の化合物を得る。このシリーズの6つのメンバー(IRMOF-74-IV〜XI)は、結晶の物質に対して今まで報告された中で最も大きな細孔開口を有し、1メンバー(IRMOF-74-XI)は、そのゲストを含まない形態において、周辺温度での結晶に対して今まで知られている中で最も低い密度(0.195g・cm-3)を有する。このシリーズのすべてメンバーは、非相互貫入構造を有し、これらの永久的多孔度及び高い熱安定性(300℃まで)により証明されるように強力な構造を示す。本開示はまた、大きな分子、例えば、ビタミン-B12、金属有機多面体-18、ミオグロビン、及び緑色蛍光性タンパク質などが、それぞれIRMOF-74-IV、V、VII、及びIXの細孔開口を容易に通り抜けることができることを提供する。
【０１１３】
メソ多孔性シリカ、多孔性炭素、及び他の関連物質は、極めて大きな開口(100nmまで)を有することが知られている。しかし、MOFの多孔性結晶とは異なり、これらは、いずれかの不規則な構造及び/又は不均質な細孔を有するアモルファスである。対照的に、本明細書中で報告されているMOFの細孔開口は、均質であり、オングストロームレベルで正確に制御されている。これらの特徴は、MOFの組成及び構造のメトリックスが変動可能であるという柔軟性と相まって、これらのMOFを特定の包含方法に対して極めて望ましいものとし、アモルファス物質との違いが認められる。
【０１１４】
大きな細孔開口を有するMOFを作製し、相互貫入の問題を回避するための、本明細書中に開示されている一つのストラテジーは、短軸を、その軸に向かって傾いて位置する長い有機連結と共に維持することができるフレームワークから開始することである。短軸は、これらの連結の相互貫入の可能性を効果的に排除する。この関連で理想的なのは、MOF-74の構造において例示されるような、無限大のロッド形状の金属酸化物の二次ビルディングユニット(SBU)から構築されたフレームワークである(図2)。ここで、酸化亜鉛のロッドSBUは、亜鉛-酸素結合及び有機DOT連結により、それぞれ短軸及び長軸に沿って結び付いた、菱面体晶配置であり、連結の長さに関わらず相互貫入を許さない構造物である。
【０１１５】
最初に、
【化１９】
2015510490.tif 000021
【０１１６】
が対称と仮定して、連続的により長い連結II〜XIを有する、MOF-74のような構造のモデルを生成した。これらのモデルから、粉末X線回折パターンに対する計算、これらの予想されるセルパラメーター、細孔開口、及び他の関連する多孔度情報を、実施例において本明細書中に開示されているIRMOF化合物に対して生成した。この初期の分析に続いて、連結を調製し、並びにIRMOFの合成及び特徴付けを実行し、観察及び計算した構造的データを比較することによって、IRMOFシリーズ全体がMOF-74のようなトポロジーを有することを検証した(表23)。
【０１１７】
本明細書中に開示されている有機連結は、α-ヒドロキシ-カルボン酸基で終端する、同種のシリーズの回帰性オリゴ-フェニル誘導体を利用している。親オリゴ-フェニル誘導体の低溶解度は、末端フェニルを除くフェニルをパラ-メチル置換基で置換する(IIIからVI)ことによって回避された。これを行うことによって、巻き付けねじれ（torsional twist）をこれまでは平坦であった構造に導入した。この立体的な電子の制御は、環間のコンジュゲーションを分解し、及びπ-πスタッキングを減少させ、これによって、IRMOFの製造のための構成ブロックの溶解度を強化する(実施例を参照されたい)。さらに長い連結(VII〜XI)の合成において、相当する対称的な方式で、選択された対のメチル基を、特定のフェニル上のヘキシル置換基で置き換えることによって、溶解度が維持された。モジュール式合成ストラテジーを、これらの置換フェニルと一緒に使用することにより、遷移金属触媒したクロスカップリング反応に基づき、7(I)〜50Å(XI)の範囲の長さの一連の細い及び強力な有機連結の効率的な生成が可能となった(図1)。可溶性の有機連結II-XIのグラム量を、実施例において本明細書中に開示されているように、5〜16の工程で合成した。
【０１１８】
IRMOF-74ファミリーのすべての結晶は、MOF-74の合成においてこれまで使用された条件と同一ではないまでも、同様の条件下で合成した。すべてのIRMOFに対して、無色の、針状結晶を得た。走査型電子顕微鏡(SEM)画像で観察された、これらの単結晶形態で、各物質の相純度を確認した(図17〜25を参照)。一連のIRMOF-74全体に対して観察されたこれらの鋭いX線回折ピークにより実証されているように、物質は、極めて結晶性である(図3)。実験の粉末X線回折(PXRD)パターンと、結晶モデルから計算したものとの比較は、ピークの位置及び相対強度の両方に関して十分に一致しており、予測されたIRMOF-74構造が得られたことを裏付けた(図4a)。次いで、初期の入力データとして、幾何的に最適化されたモデルの単位胞パラメーターを使用して、各IRMOFに対して、完全なパターンプロファイルの精密化を実施することによって、格子パラメーターを得た。すべての精密化は、許容可能な収束残差をもたらした。IRMOF-74-IX及びXIは、小さな結晶を暗示するブロードなピーク示し、これは、大きな角度の領域内で低い強度を有するピークを区別することを妨げる状況である。それにもかかわらず、パターンは、これらの予想された2θ位置において、最も大きなd-スペーシングに対応する、最も強い回折ピークを明らかに示している。
【０１１９】
有機連結のサイズが増加するにつれて、単位胞、空隙容積、及び細孔開口は、広い範囲を網羅する(表2及び23)。結晶構造データを使用して計算した空隙容積は、IRMOF-74-I〜XIに対して48.5%から85.0%へ増加している。細孔開口は、規則的な六方晶形の断面における、対角の長さ及び向かい合う2つの端の間の距離と定義される(原子から原子の距離、図4a、実施例を参照)。この方法は、細孔開口を参照するためにこれまでに使用されたものと一致し、ここで使用されることによって、文献のものとの比較を促進する。精密化した単位胞に基づく細孔開口の対角の寸法は、IRMOF-74-IIにおける19Åから、IRMOF-74-XIにおける98Åへと増加し、各フェニル単位を加えるごとに別個にほぼ6Å増加する。さらに、各フェニル単位の添加により、細孔開口を規定する環サイズが原子24個分増加し、IRMOF-74-XIにおいて282個の原子の環をもたらす(図4b)。これは、最も開かれたゼオライトを規定する原子の数をはるかに超え、これまでに提示されたいずれの非連結の結晶性物質も超える(実施例参照)。この一連のIRMOFにおいて、9つのメンバー(IRMOF-74-II〜XI)のうちの8つが、メソ多孔性領域(すなわち>20Å)内に入る細孔寸法を有する。細孔サイズがこのメソ多孔性領域内にある他のいくつかのMOFが報告されたが、IRMOF-74-IV〜XIは、これらの細孔開口をすべて超えている。
【０１２０】
IRMOFの多孔度及びこれらの構築安定性を評価するために、87KでのAr気体吸着測定を実施した。最初に、活性化手順及び特徴付けを実施することによって、細孔が活性化していること、いかなるゲスト分子をも含まないことを確かめた。IRMOFの固体を、溶媒交換、続いて排気の対象とし、ある場合には超臨界二酸化炭素で処理することによって、多孔性試料を得た(実施例参照)。これらの試料を熱重量分析で試験すると、300℃まで重量の減少を示さなかったが、これは、すべてのIRMOFの高い熱安定性を裏付け、これらの細孔から有機溶媒は存在しないことを示唆するものであった。未反応の出発物質及び有機溶媒をうまく除去したことは、13C交差偏光/マジック角回転核磁気共鳴、元素分析、及びフーリエ変換赤外線分光法によりさらに確認した(図46)。図5は、IRMOF-74-I〜XIの真空排気した試料に対して実施した気体吸着等温線を示す。2つのタイプの挙動が観察される:IRMOF-74-Iは、微小孔のある物質を暗示するタイプIの等温線を示す一方で、他のIRMOFは、メソ多孔性物質に典型的なタイプIVの等温線を示している。細孔サイズの拡張効果が、タイプIVの等温線の第2のステップの相対圧力において観察される。IRMOF-74-II、III、及びIVは、P/P0=0.04、0.13及び0.23において観察される急なステップを有し、ブロードステップが、IRMOF-74-VII、IX、及びXIにおいて、それぞれP/P0=0.46〜0.66、0.54〜0.72、及び0.60〜0.82の周囲で観察される。IRMOF-74-IIからXIへのステップポジションの徐々のシフトは、このシリーズにおける細孔サイズの拡張傾向に密接に対応している。
【０１２１】
フレームワーク内の細孔容積は、これらのAr取込み能において反映され、このAr取込み能は、IRMOF-74-IからXIへとより長い有機連結が組み込まれるにつれて、系統的に増加する(P/P0=0.9において、それぞれ、440、800、990、1310、1520、1320、1680、2000、及び2580cm3・g-1;Mgの代わりにZnを使用することによって、わずかにより低い取込みがIRMOF-74-VIにおいて観察される)。シリーズの中で最も大きい計算された細孔容積は、IRMOF-74-XI(3.3cm3・g-1)に対するもので、これは、最近報告された極めて超多孔性のMOF-210のものに近接する(3.6cm3・g-1)。Langmuirモデルを第2のステップの後の圧力領域に適用させて計算した、IRMOF-74-IからXIへの見かけの表面積が、それぞれ1600、2940、3750、5370、6940、5880、8320、9410、及び9880m2・g-1であった。対照的に、IRMOFの中で最も高いBET表面積がIRMOF-74-IIにおいて観察され、より長い有機連結を有するIRMOFに対するBET表面積は、容積当たりの幾何学的表面がより小さいために、さらに低い値を示した(IRMOF-74-I〜XIに対して、1350、2510、2440、2480、2230、1600、1800、1920、及び1760m2・g-1)。それにもかかわらず、表面積は、メソ多孔性シリカ、多孔性炭素、及びゼオライトにおいて見出される表面積と比較して、依然としてずっと高く、したがって、大きなゲスト分子との相互作用に対してすぐに利用できるさらなる表面を提供する。このIRMOFシリーズでは低密度も達成されるが、この低密度は、開放空間の増加に起因するばかりでなく、SBUの形成のための、軽量な金属であるマグネシウムの使用の結果でもある。8つの新規IRMOFのうちの7つが、IRMOF-74-XIを含めてMgを用いて構築され、IRMOF-74-XIは、0.195g・cm-3の結晶密度を有し、これは、周辺温度でゲストを含まない結晶に対して今までに知られているうちで最も低い結晶密度である。
【０１２２】
IRMOF-74シリーズに特徴的な、注目すべき安定性、極めて高い多孔度、及び非常に大きな細孔開口を考えると、本開示のフレームワークは、IRMOF結晶の細孔内部への大きな有機、無機及び生物学的な分子の包含のための新規サイズの体制への手段を提供している。本開示は、適当な細孔開口を有するIRMOFへの大きな分子の包含;具体的には、IRMOF-74-IV内のビタミン-B12(27Åという最も大きなサイズ寸法)、IRMOF-74-V内のMOP-18(直径34Åの無機球状クラスター)、IRMOF-74-VII-oeg内のミオグロビン(球状寸法21Å×35Å×44Åの球状タンパク質)、及びIRMOF-74-IX内の緑色蛍光性タンパク質(直径34Å及び長さ45Åのバレル構造)を実証している。
【０１２３】
通常、所望のIRMOF-74の結晶は、包含対象の特定のゲスト化合物を含有する溶液中に浸した。IRMOF-74-IVの活性化した結晶をビタミン-B12の0.11mM溶液中に浸した。上清中のビタミン-B12の量をUV-Vis分光光度法で測定し、480nmでの特徴的な吸光度を48時間にわたりモニターした。結果は図6aにプロットされているが、図6aは、上清中のビタミン-B12の量の継続的な低下を明らかに示している。対照として、細孔開口がIRMOF-74-IVよりも小さく、したがってビタミン-B12のいかなる取込みも示さないと予想されるIRMOF-74-IIIを用いて、同じ実験を行った。これは、吸光度のいかなる低下も観察されなかった事例として確認されている(図6a)。IRMOF-74-V内のMOP-18、IRMOF-74-VII内のミオグロビン、及びIRMOF-74-IX内のGFPの包含について、同様の実験を行った(図6b〜d)。MOP-18の包含から結果として生じた固体に対して、乾燥した試料の87KでのAr吸着等温線は、細孔内への包含の結果、ステップ圧における低下を示した(図61)。ミオグロビンは極めて親水性である。結果的に、IRMOF-74-VIIの細孔は親水基(トリエチレングリコールモノ-メチルエーテル、oeg)で官能化され、試験の際には、ミオグロビンの有意な取込みが観察された。しかし、ごくわずかな量のミオグロビンの包含が、細孔が疎水性ヘキシル鎖で官能化されている対照実験、IRMOF-74-VIIにおいて観察された(図6c)。GFP包含実験における対照実験のため、IRMOF-74-Vをヘキシル鎖で官能化することによって(IRMOF-74-V-hex)、IRMOF-74-IXと同様に疎水性の細孔環境を得た(図6d)。IRMOF-74-IXに含めた場合、GFPの変わらない特徴的な蛍光を示した共焦点顕微鏡により証明されるように、GFPは、その折り畳まれた構造を保持した(図68)。IRMOF物質の結晶化が、包含工程全体を通して完全に維持されたことは注目すべきことである。含まれている試料のPXRDパターンにおける回折線は、出発物質のものと一致した(実施例を参照)。
【実施例】
【０１２４】
結晶モデリング:結晶モデルは、Mg-MOF-74の報告された結晶構造の改変を介して作り出した(IRMOF-74-I)。無機SBU内の原子の結合性は、同じままであった。水分子を含めることによって、Mg原子の八面体配位環境を完了した。これらの置換基を有する、適当な数のフェニル環を各IRMOFに対する連結に加えた。次いで、エネルギー最小化を実施することによって、Materials StudioのForciteモジュールにおいて導入された、スマートアルゴリズム及びユニバーサルフォースフィールドを利用して分子の形状を最適化した(Materials Studio v.5.0.0.0、2009、Accelrys Software Inc.)。収束に到達するまで、単位胞パラメーターもまた最適化した(エネルギー収束基準:10-4kcal/mol)。次いで、結晶構造の粉末X線回折パターンを計算し、実験による粉末X線回折パターンと比較した。初期構造モデルの単位胞パラメーター及び細孔開口寸法を表1に提示する。
【表１】
2015510490.tif 000022
【０１２５】
一般的な実験(連結):無水テトラヒドロフラン(THF)、ジクロロメタン(CH2Cl2)及びアセトニトリル(MeCN)をEMD Chemicals DrySolv(登録商標)システムから入手した。無水p-ジオキサン及びMe2SOをAldrichから購入し、アルゴン雰囲気下で貯蔵した。CDCl3、C6D6、CD2Cl2及び(CD3)2COをAldrichから購入し、さらなる精製なしで使用した。他のすべての試薬及び溶媒は、販売元から購入し、別途示されていない限り、さらなる精製なしで使用した。すべての反応は、別途示されていない限り、N2の雰囲気下、炎光乾燥したフラスコ中で無水溶媒を使用して行った。薄層クロマトグラフィー(TLC)は、蛍光指示薬を含有するシリカゲル60でプレコートしたガラス又はアルミニウムプレート(Whatman LK6F)を使用して行った。プレートをUV光(254nm)及び/又はKMnO4染色で検査した。カラムクロマトグラフィーは、シリカゲル60F(230-400メッシュ)を使用して、フラッシュ技術を使用して行った。1H及び13C NMRスペクトルをBruker ARX500 (500MHz)分光器で記録した。無溶媒エチレングリコールを使用して、温度較正したBruker Advance 600MHz分光器に、VT-NMRスペクトルを記録した。ppmで与えられる、1Hスペクトルに対する化学シフト(δ)は、重水素化溶媒の残留プロトン信号を参照する。13Cスペクトルに対する化学シフト(δ)は、重水素化溶媒の炭素からの信号に対して参照する。高分解能質量スペクトルを、Finnigan LCQイオントラップ質量分析器(HR-ESI)上で測定した。
【０１２６】
Suzuki-Miyauraクロスカップリング:p-ジオキサン/H2Oの混合物(2:1v/v、ハロゲン化アリールに基づき0.12M)をN2でパージし、続いてカニューレを介して、ハロゲン化アリール(1.00当量)、ボロン酸ピナコールエステル(ハロゲン化物に対して1.05当量)、CsF(ハロゲン化物に対して3.00当量)及びPdCl2(dppf)(ハロゲン化物に対して2.5mol%)を充填した丸底フラスコに移した。結果として生じた混合物を、予め90℃に温めた油浴に移し、反応混合物を24時間激しく撹拌した。次いでこれを室温に冷却し、以下に記述されているように、個々の反応ごとに、特定の手段で、概要が述べられている技法を使用して、生成物を精製した。
【０１２７】
けん化:NaOH(10.0当量)のH2O中溶液を、必要なジエステル(1.0当量)のTHF中溶液に加えることによって、最終的に0.2M溶液を作った(等量のH2O及びTHF)。結果として生じた二相性の溶液を50℃で24時間激しく撹拌してから、続いて室温に冷却した。THFを真空中で除去することによって、通常H2O中に不溶性の白色固体を得た。撹拌しながら、pH<2が得られるまで、水層を濃HClで酸性化し、結果として生じた沈殿物を真空濾過で収集し、十分なH2Oで洗浄し、24時間風乾することによって、通常白色の粉末として標的化合物を得た。
【０１２８】
有機連結の合成:すべてのオリゴ-パラ-キシレン(OPX)連結II〜VII、並びにIX及びXIのオリゴ-フェニル骨格を作り上げるための合成ストラテジーは、パラジウム触媒されたSuzuki-Miyauraクロスカップリングに基づいた。一般的ストラテジーは、カルボキシル及びヒドロキシル基をジハロゲン化物ミドリフに保持する、2当量の末端ボロン酸エステル構成ブロックとカップリングさせることであった。カルボン酸は、そのメチルエステルとして保護され、フェノール性水酸基は、そのベンジリックエーテルとして保護された。CsFを塩基として利用し、p-ジオキサン/H2O(2:1v/v)混合物中に触媒としてPdCl2(dppf)を用いる、Suzuki-Miyauraクロスカップリング条件は、オリゴ-フェニルを好収率で提供する保護基に影響を与えないことが見出された。ベンジリック保護基を水素化分解で切断し、続いてメチルエステル官能基をけん化することによって、通常は、濾過以外のいかなる精製も必要とせずに、2つの連続したステップにわたり、定量的収率で標的化合物が得られた。
【０１２９】
OPX連結III〜VIの合成スキームを、スキーム1において提示する:
【化２０】
2015510490.tif 000023
【０１３０】
スキーム1、試薬及び条件:a)K2CO3、BnBr、MeCN、80℃。b)(Bpin)2、KOAc、(PPh3)2PdCl2、p-ジオキサン、106℃。c)CsF、PdCl2(dppf)、p-ジオキサン/H2O、90℃。d)CsF、PdCl2(dppf)、p-ジオキサン/H2O、90℃。e)KOAc、PdCl2(dppf)、(Bpin)2、Me2SO、80℃。f)5、CsF、PdCl2(dppf)、p-ジオキサン/H2O、90℃。g)KOAc、PdCl2(dppf)、(Bpin)2、Me2SO、80℃。h)i)Pd/C又はラネーNi、H2、THF、50℃;ii)NaOH、THF/H2O、50℃。
【０１３１】
ボロン酸エステル3の主要構成ブロックを、100gスケールで合成した。2当量の3を2,5-ジブロモ-パラ-キシレン(4)又は4,4'-ジヨード-2,2',5,5'-テトラメチル-1,1'-ビフェニル(5)とカップリングすることによって、脱保護後、それぞれIII及びIVを得た。1当量のボロン酸エステル3を過剰の二ハロゲン化物4又は5とカップリングする場合、モノカップリングした生成物は、収率70%で得ることができ、したがって構成ブロック6及び7をそれぞれ得る。続いて、構成ブロック6及び7のハロゲン化物を、ピナコールジボロンを用いてパラジウム触媒されたカップリングにおいて、ボロン酸ピナコールエステル8及び9にそれぞれ変換した(スキーム1のe)。構成ブロック10は、これを、過剰の5を用いたSuzuki-Miyauraカップリングにもう1回供することによって、追加の2つの2,5-ジメチル-パラ-フェニレン単位でさらに拡張した。ヨウ化物10のホウ素化後、構成ブロック11を好収量で得た。2当量のビフェニルボロン酸エステル誘導体8を2,5-ジブロモ-パラ-キシレン(4)及び4,4'-ジヨード-2,2',5,5'-テトラメチル-1,1'-ビフェニル(5)とカップリングすることによって、脱保護後、それぞれV及びVIを得た。
【０１３２】
ヘキシル-ドープしたOPX連結V-hex、VII、及びIXの合成スキームを、スキーム2に提示する:
【化２１】
2015510490.tif 000024
【０１３３】
スキーム2、試薬及び条件:a)CsF、PdCl2(dppf)、p-ジオキサン/H2O、90℃。b)i)Pd/C又はラネーNi、H2、THF、50℃;ii)NaOH、THF/H2O、50℃。
【０１３４】
ジヘキシル-置換シリーズの合成に対して、1,4-ジヘキシル-2,5-ジヨードベンゼン(17)が主要構成ブロックとして必要とされた:これは、1,4-ジヨードベンゼンから出発して3つのステップで得た。2当量のボロン酸エステル構成ブロック8、9、及び11をジヘキシル-パラ-フェニレン構成ブロック17とカップリングし、続いて水素化分解及びけん化により(スキーム2)、ジヘキシル置換OPX連結のV-hex、VII、及びIXを次々に生成した。
【０１３５】
ヘキシルドープしたOPX連結XIの合成スキームをスキーム3に提示する:
【化２２】
2015510490.tif 000025
【０１３６】
スキーム3、試薬及び条件、a)CsF、PdCl2(dppf)、p-ジオキサン/H2O、100℃。b)(Bpin)2、KOAc、PdCl2(dppf)、Me2SO、100℃。c)CsF、PdCl2(dppf)、p-ジオキサン/H2O、100℃。d)(Bpin)2、KOAc、PdCl2(dppf)、Me2SO、100℃。e)CsF、PdCl2(dppf)、p-ジオキサン/H2O、100℃。f)i)ラネーNi、H2、THF、50℃;ii)NaOH、THF/H2O、50℃。
【０１３７】
より長いOPX連結、例えば、XIなどに溶解度を付与するために、2つのパラ-キシレン残基を2,5-ジヘキシルフェニレンで置換しなければならなかった。したがって、ボロン酸エステル構成ブロック9を、Suzuki-Miyaura反応において、過剰の1,4-ジヘキシル-2,5-ジヨードベンゼン(17)で拡張することによって、ヨウ化物21を得た。次いで、2当量の21を、3つのステップで得たジボロン酸エステル構成ブロック22とカップリングすることによって、11環の骨格23を得た。水素化分解及びけん化後、XIを得た(スキーム3)。
【０１３８】
エチレングリコール置換OPX連結のVII-oegの合成スキームをスキーム4に提示する:
【化２３】
2015510490.tif 000026
【０１３９】
スキーム4、試薬及び条件:a)CsF、PdCl2(dppf)、p-ジオキサン/H2O、100℃。b)i)ラネーNi、H2、THF、50℃;ii)NaOH、THF/H2O、50℃。
【０１４０】
ボロン酸エステル構成ブロック9を、ジブロミド26と反応させることによって、トリエチレングリコールモノメチルエーテル置換誘導体VII-oegを得たが、これ自体は、報告される手順に従って市販の2,5-ジブロモハイドロキノンから出発する2つのステップで観察された。次いで、ベンジリックエーテル保護基を、ラネーNiを触媒として使用して水素化分解により切断した。続いて、メチルエステル基をけん化することによって、無色の固体として標的化合物VII-oegを生成した(スキーム4)。
【０１４１】
連結合成のための化合物構成ブロックの合成。
【０１４２】
メチル2-(ベンジルオキシ)-4-ヨードベンゾエート(2):固体K2CO3(76.1g、0.55mol)を、メチル4-ヨードサリチレート(1)(76.5g、0.28mol)のMeCN(550mL)中溶液に室温で加えた。臭化ベンジル(32.7mL、0.28mol)を、シリンジを介して加え、結果として生じた反応混合物を80℃に温め、一晩撹拌した。次いで反応混合物を室温に冷却し、続いて濾過することによって、不溶性の塩を除去し、これをさらにEtOAcで洗浄した。濾液を真空中で濃縮してから、新鮮なEtOAc中に残渣を再溶解し、2回濾過した。濾液を真空中で濃縮することによって、油を得て、この油を静置させて固化することによって、ベージュ色の固体として、2を生成した(99%、100.5g)。これはさらなる精製を必要としなかった。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.54 (d, J = 8.0Hz, 1H), 7.49 (d, J = 7.5Hz, 2H), 7.43-7.35 (m, 4H), 7.33 (t, J = 7.5Hz, 1H), 5.15 (s, 2H), 3.89 (s, 3H) ppm.13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.3, 158.4, 136.2, 133.1, 130.1, 128.8, 128.1, 127.0, 123.3, 120.3, 100.0, 71.0, 52.3 ppm. HRMS (ESI) 計算値C15H14IO3: m/z = 367.9909 ([M + H]+); 実測値m/z = 367.9893.
化合物(3)の合成:還流冷却器を備え、メチル2-(ベンジルオキシ)-4-ヨードベンゾエート(2)(100.2g、0.27mol)、ビス(ピナコラト)ジボロン(76.0g、0.30mol)、KOAc(80.1g、0.82mol)及び(Ph3P)2PdCl2(3.8g、5.4mmol)を充填した、3口丸底フラスコに、無水p-ジオキサン(1.35L)を加えた。室温で、反応混合物を乾燥N2(およそ30分)でパージし、続いてフラスコを予め130℃に温めた油浴に移した。反応混合物を16時間加熱還流してから、室温に冷却し、続いて濾過することによって、不溶性の塩を除去し、これをさらにEtOAcで洗浄した。濾液を真空中で濃縮してから、残渣をEtOAc中に再溶解した。十分な活性炭を通常暗褐色の/黒色の溶液に加え、EtOAc溶液を還流に15分間温めた。セライトのパッドを介した高温濾過で不溶性の物質を除去することによって、通常黄色の溶液を得て、これを真空中で濃縮することによって、油を得た。凝固を促進するため、ヘキサン(200mL)を加え、続いて溶液を真空中で濃縮した。残渣をヘキサンで希釈し、それに続いて真空中で濃縮することをさらに2回繰り返すことによって、残留するあらゆるp-ジオキサン及び/又はEtOAcを除去した。通常、本工程で淡褐色の固体を生成し、これは室温でヘキサン中に不溶性である。ヘキサン(500mL)をこの固体に加え、還流まで温めることによって、均質な溶液を得た。これを、熱供給源から除去し、一晩放置することによって、結晶化した。濾過により、黄色の針状結晶として3を得た(78%、78.1g)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.80 (d, J = 7.5Hz, 1H), 7.53 (d, J = 7.5Hz, 2H), 7.48 (s, 1H), 7.44 (dd, J = 7.5, 1.0Hz, 1H), 7.40 (t, J = 8.0Hz, 2H), 7.31 (t, J = 7.5Hz, 1H), 5.22 (s, 2H), 3.90 (s, 3H), 1.36 (s, 12H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.9, 157.4, 136.9, 134.7 (br.), 130.9, 128.5, 127.7, 127.0, 126.9, 123.1, 119.3, 84.3, 70.6, 52.1, 24.9 ppm. HRMS (ESI) 計算値C21H25B1O5: m/z = 369.1873 ([M + H]+); 実測値m/z = 369.1884; m/z = 391.1693 ([M + Na]+); 実測値m/z = 369.1702.
化合物(6)の合成:ボロン酸エステル3(9.20g、25.0mmol、1.0当量)及びブロミド4(35.9g、135.8mmol、5.4当量)を、脱気した2:1p-ジオキサン/H2O混合物(300mL)中に溶解した。CsF(11.4g、75.0mmol、3.0当量)及びPdCl2(dppf)(1.11g、1.36mmol、5mol%)を加え、これを14時間加熱還流した。反応混合物を室温に冷却してから、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上に吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:CH2Cl2=1:1→1:10)で処理することによって、黄色がかった油として化合物6を得た(7.75g、18.2mmol、67%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.87 (d, J = 7.9Hz, 1H), 7.48 (m, 2H), 7.43 (s, 1H), 7.40 (m, 2H), 7.31 (m, 1H), 7.03 (s, 1H), 6.91 (dd, J = 7.9, 1.5Hz, 1H), 6.89 (d, J = 1.3Hz, 1H), 5.21 (s, 2H), 3.93 (s, 3H), 2.38 (s, 3H), 2.08 (s, 3H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.7, 157.8, 146.4, 140.0, 136.6, 135.2, 134.5, 133.9, 131.8, 131.5, 128.6, 127.8, 126.8, 124.2, 121.3, 119.2, 114.9, 70.6, 52.1, 22.3, 19.5 ppm. HRMS (ESI) 計算値C23H22BrO3: m/z = 425.0747 ([M + H]+); 実測値m/z = 425.0755.
化合物(7)の合成:ボロン酸エステル3(1.08g、2.92mmol、1.0当量)及びヨウ化物5(5.40g、11.7mmol、4.0当量)を、脱気したp-ジオキサン(150mL)及びH2O(50mL)中に溶解した。CsF(1.33g、8.76mmol、3.0当量)及びPdCl2(dppf)(120mg、0.147mmol、5mol%)を加え、反応混合物を14時間加熱還流した。次いでこれを室温に冷却してから、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上で吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=5:1)で処理することによって、無色の固体として化合物7を得た(1.11g、1.93mmol、66%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.90 (d, J = 8.2Hz, 1H), 7.74 (s, 1H), 7.51 (d, J = 8.5Hz, 2H), 7.40 (t, J = 7.6Hz, 2H), 7.32 (t, J = 7.3Hz, 1H), 7.07 (s, 1H), 7.02-7.00 (m, 3H), 6.95 (s, 1H), 5.24 (s, 2H), 3.94 (s, 3H), 2.41 (s, 3H), 2.15 (s, 3H), 2.04 (m, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.8, 147.3, 141.4, 140.2, 139.88, 139.81, 138.5, 136.8, 135.4, 133.2, 132.3, 131.7, 131.3, 130.9, 130.5, 128.6, 127.8, 126.8, 121.6, 118.9, 115.0, 99.6, 70.6, 52.1, 27.5, 19.8, 19.3, 19.0 ppm. HRMS (ESI) 計算値C31H30IO3: m/z = 577.1234 ([M + H]+); 実測値m/z = 577.1229.
化合物(8)の合成:ブロミド6(7.75g、18.2mmol、1.0当量)を、乾燥及び脱気したMe2SO(80mL)中に溶解した。ビス(ピナコレート)ジボロン(5.08g、20.0mmol、1.1当量)、KOAc(5.36g、54.6mmol、3.0当量)及びPdCl2(dppf)(743mg、0.91mmol、5mol%)を加え、これを80℃に14時間加熱した。次いで反応混合物を室温に冷却し、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相をH2Oで洗浄し、乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上に吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=5:1)で処理することによって、無色の油として化合物8を得た(8.04g、17.0mmol、94%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.91 (d, J = 7.8Hz, 1H), 7.68 (s, 1H), 7.51 (m, 2H), 7.41 (m, 2H), 7.33 (m, 1H), 7.02 (s, 1H), 6.98-6.95 (m, 2H), 5.23 (s, 2H), 3.96 (s, 3H), 2.55 (s, 3H), 2.14 (s, 3H), 1.39 (s, 12H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.7, 157.8, 147.4, 143.1, 142.4, 138.1, 136.7, 131.7, 131.3, 130.8, 128.6, 127.8, 126.8, 121.3, 119.0, 114.9, 83.5, 70.6, 52.1, 25.1, 24.9, 21.7, 19.5 ppm. HRMS (ESI) 計算値C29H34BO6: m/z = 472.2544 ([M + H]+); 実測値m/z = 472.2530.
化合物(9)の合成:ヨウ化物7(971mg、1.68mmol、1.0当量)を、乾燥及び脱気したMe2SO(7mL)中に溶解した。ビス(ピナコレート)ジボロン(470mg、1.85mmol、1.1当量)、KOAc(494mg、5.04mmol、3.0当量)及びPdCl2(PPh3)2(69mg、0.084mmol、5mol%)を加え、反応混合物を80℃に15時間加熱した。室温に冷却後、反応混合物をH2O及びCH2Cl2で抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相をH2Oで洗浄し、乾燥させ(MgSO4)、蒸発させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=9:1)で処理することによって、無色の発泡体として化合物9を得た(810mg、1.41mmol、84%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.93 (d, J = 8.2Hz, 1H), 7.70 (s, 1H), 7.54 (d, J = 8.0Hz, 2H), 7.42 (t, J = 7.5Hz, 2H), 7.35 (t, J = 7.3Hz, 1H), 7.10 (s, 1H), 7.05 (m, 2H), 6.99 (s, 1H), 6.98 (s, 1H), 5.27 (s, 2H), 3.97 (s, 3H), 2.55 (s, 3H), 2.17 (s, 3H), 2.10 (s, 3H), 2.06 (s, 3H), 1.39 (s, 12H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.8, 147.5, 143.8, 142.0, 141.3, 139.5, 137.4, 136.8, 133.2, 132.1, 132.0, 131.7, 131.2, 130.9, 130.7, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 115.1, 83.5, 70.6, 52.1, 34.7, 31.6, 25.3, 24.98, 24.95, 22.7, 21.8, 20.8, 19.8, 19.3, 19.2, 14.3 ppm. HRMS (ESI) 計算値C37H41BO5: m/z = 576.3156 ([M + H]+); 実測値m/z = 
576.3169.
化合物(10)の合成:ボロン酸エステル8(2.60g、5.50mmol、1.0当量)、ヨウ化物5(10.2g、22.1mmol、4.0当量)、及びCsF(2.50g、16.5mmol、3.0当量)を、80℃で、p-ジオキサン(500mL)及びH2O(200mL)の脱気した混合物中に溶解した。次いで、PdCl2(dppf)(225mg、0.276mmol、5mol%)を加え、反応混合物を14時間加熱還流した。室温に冷却後、反応混合物をCH2Cl2(400mL)及びH2O(1000mL)で抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した(2×200mL)。合わせた有機相を飽和食塩水で洗浄し、乾燥させ(MgSO4)、蒸発させた。粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=5:1)で処理することによって、無色の油として、生成物10を得た(2.34g、3.44mmol、63%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.94 (d, J = 8.2Hz, 1H), 7.77 (s, 1H), 7.55 (d, J = 7.4Hz, 2H), 7.43 (t, J = 7.6Hz, 2H), 7.35 (t, J = 7.3Hz, 1H), 7.13 (s, 1H), 7.09-7.03 (m, 5H), 6.99 (m, 1H), 5.27 (s, 2H), 3.97 (s, 3H), 2.45 (s, 3H), 2.20 (s, 3H), 2.14-2.06 (m, 12H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 147.5, 141.83, 141.77, 141.20, 141.14, 141.00, 140.1, 139.8, 139.53, 139.50, 139.41, 139.36, 138.39, 138.36, 136.8, 135.56, 135.49, 133.45, 133.39, 132.92, 132.83, 132.66, 132.56, 132.1, 131.66, 131.60, 131.54, 130.78, 130.73, 130.69, 130.62, 130.48, 130.45, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 115.1, 99.4, 70.6, 52.1, 34.70, 34.57, 27.4, 25.3, 20.7, 19.83, 19.79, 19.47, 19.44, 19.37, 19.31, 18.98, 18.85 ppm. HRMS (ESI) 計算値C39H38IO3: m/z = 681.1860 ([M + H]+); 実測値m/z = 681.1848.
化合物(11)の合成:ヨウ化物10(2.06g、3.02mmol、1.0当量)を、乾燥及び脱気したMe2SO(20mL)中に溶解した。ビス(ピナコラト)ジボロン(843mg、3.32mmol、1.1当量)、KOAc(888mg、9.06mmol、3.0当量)及びPdCl2(dppf)(123mg、0.151mmol、5mol%)を加え、これを80℃に14時間加熱した。反応混合物を室温に冷却し、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相をH2Oで洗浄し、乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上に吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=7:1)で処理することによって、無色の固体として、化合物11を得た(1.50g、2.2mmol、72%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.94 (d, J = 8.3Hz, 1H), 7.71 (s, 1H), 7.55 (d, J = 7.7Hz, 2H), 7.44-7.41 (m, 2H), 7.35 (m, 1H), 7.12 (s, 1H), 7.10-6.99 (m, 6H), 5.27 (s, 2H), 3.97 (s, 3H), 2.57 (s, 3H), 2.20 (s, 3H), 2.14-2.06 (m, 12H), 1.39 (s, 12H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 147.6, 144.25, 144.19, 141.95, 141.93, 141.38, 141.31, 140.49, 140.44, 139.87, 139.82, 139.44, 139.41, 137.3, 136.8, 133.52, 133.46, 132.72, 132.65, 132.62, 132.55, 132.19, 132.14, 132.06, 132.04, 131.66, 131.60, 131.04, 130.96, 130.75, 130.61, 130.59, 130.40, 130.38, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 115.11, 115.10, 83.4
, 77.1, 70.6, 52.1, 31.6, 25.06, 24.98, 24.96, 21.76, 21.73, 19.82, 19.78, 19.49, 19.45, 19.36, 19.31, 19.21, 19.08 ppm. HRMS (ESI) 計算値C45H50BO5: m/z = 680.3782 ([M + H]+); 実測値m/z = 680.3776.
化合物(12)の合成:一般的なカップリング手順(4.00gのヨウ化アリールをベースとする)に従い、化合物2及び3を反応させ、所望の生成物を溶液から沈殿させた。二相性溶液の水層(下側)を、シリンジを介して除去し、生成物を残存する暗褐色のp-ジオキサン層の濾過で収集した。収集した生成物をEtOAcで洗浄し、風乾させることによって、オフホワイト色の粉末として12を得た(83%、4.35g)。これは、さらなる精製を必要としなかった。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.91 (d, J = 8.0Hz, 2H), 7.52 (d, J = 7.5Hz, 4H), 7.42 (t, J = 7.5Hz, 4H), 7.34 (t, J = 7.5Hz, 2H), 7.16 (dd, J = 8.0, 1.5Hz, 2H), 7.08 (d, J = 1.5Hz, 2H), 5.23 (s, 4H), 3.93 (s, 6H) ppm. 13C NMR (125MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.5, 158.6, 145.4, 136.7, 132.6, 128.8, 128.1, 127.0, 120.2, 119.6, 113.1, 70.9, 52.3 ppm. MS (ESI) 計算値C30H16O6: m/z = 483.2 ([M + H]+), 505.2 ([M + Na]+)及び987.3 ([2M + Na]+; 実測値m/z = 483.4 ([M + H]+), 505.4 ([M + Na]+)及び987.1 ([2M + Na]+).
化合物(13)の合成:一般的なカップリング手順(2.00gのアリールジブロミドをベースとする)に従い、化合物3及び4を反応させ、所望の生成物を溶液から沈殿させた。二相性溶液の水層(下側)を、シリンジを介して除去し、生成物を残存する暗褐色のp-ジオキサン層の濾過で収集した。収集した生成物をEtOAcで洗浄し、風乾させたままにすることによって、オフホワイト色の粉末として13を得た(96%、4.29g)。これは、さらなる精製を必要としなかった。1H NMR (500MHz, THF-d8, 25℃): δ = 7.96 (d, J = 7.5Hz, 2H), 7.66 (d, J = 7.5Hz, 4H), 7.48 (t, J = 7.5Hz, 4H), 7.39 (t, J = 7.5Hz, 2H), 7.24 (s, 2H), 7.22 (s, 2H), 7.10 (dd, J = 8.0, 1.0Hz, 2H), 5.36 (s, 4H), 3.98 (s, 6H), 2.30 (s, 6H) ppm. 13C NMR (125MHz, THF-d8, 25℃): δ = 167.0, 159.3, 148.2, 141.8, 138.8, 133.7, 132.6, 132.6, 129.5, 128.6, 127.9, 122.2, 120.8, 116.1, 71.4, 52.2, 20.3 ppm. MS (ESI) 計算値C38H34O6: m/z = 587.2 ([M + H]+), 609.2 ([M + Na]+)及び1195.5 ([2M + Na]+; 実測値m/z = 587.4 ([M + H]+), 609.5 ([M + Na]+)及び1195.1 ([2M + Na]+).
化合物(14)の合成:ボロン酸エステル3(4.78g、13.0mmol、3.0当量)及びヨウ化物5(2.00g、4.33mmol、1.0当量)を、脱気した2:1p-ジオキサン/H2O混合物(420mL)中に溶解した。CsF(3.95g、26.0mmol、6.0当量)、及びPdCl2(dppf)(354mg、0.433mmol、10mol%)を加え、反応混合物を14時間加熱還流した。これを室温に冷却してから、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上に吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=5:1)で処理することによって、無色の固体として化合物14を得た(2.60g、3.82mmol、87%)。1H NMR (500MHz, CD2Cl2, 25℃): δ = 7.86 (d, J = 7.9Hz, 2H), 7.51 (m, 4H), 7.40 (m, 4H), 7.33 (m, 2H), 7.13 (m, 2H), 7.06 (d, J = 1.3Hz, 2H), 7.03 (dd, J = 7.9, 1.5Hz, 2H), 7.01 (s, 2H), 5.29 (s, 4H), 3.89 (s, 6H), 2.20 (s, 6H), 2.09 (s, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CD2Cl2, 25℃): δ = 166.8, 158.2, 147.7, 141.2, 140.0, 137.3, 133.7, 132.6, 131.9, 131.8, 131.2, 128.9, 128.2, 127.4, 121.9, 119.5, 115.4, 71.0, 52.3, 20.0, 19.5 ppm. HRMS (ESI) 計算値C46H43O6: m/z = 691.3051 ([M + H]+); 実測値m/z = 691.3067.
化合物(15)の合成:ボロン酸エステル8(1.77g、3.75mmol、3.0当量)及び1,4-ジヨード-2,5-ジメチルベンゼン(447mg、1.25mmol、1.0当量)を、脱気した2:1p-ジオキサン/H2O混合物(150mL)中に溶解した。CsF(1.14g、7.50mmol、6.0当量)及びPdCl2(dppf)(102mg、0.125mmol、10mol%)を加え、反応混合物を14時間加熱還流した。次いでこれを室温に冷却してから、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上に吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=5:1)で処理することによって、無色の固体として化合物15を得た(765mg、0.962mmol、77%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.92 (d, J = 8.2Hz, 2H), 7.53 (m, 4H), 7.41 (m, 4H), 7.32 (m, 2H), 7.11 (s, 2H), 7.09 (m, 2H), 7.05-7.03 (m, 6H), 5.25 (s, 4H), 3.95 (s, 6H), 2.19 (s, 6H), 2.13 (s, 3H), 2.12 (s, 3H), 2.11 (m, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 147.6, 141.30, 141.23, 140.03, 139.98, 139.50, 139.47, 136.8, 133.50, 133.44, 132.84, 132.74, 132.10, 132.08, 131.67, 131.60, 130.79, 130.72, 130.70, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 115.11, 115.10, 70.6, 52.1, 19.84, 19.80, 19.51, 19.47, 19.34 ppm. HRMS (ESI) 計算値C54H51O6: m/z = 795.3680 ([M + H]+); 実測値m/z = 795.3659.
化合物(16)の合成:ボロン酸エステル8(600mg、1.27mmol、3.0当量)及びヨウ化物5(196mg、0.423mmol、1.0当量)を、脱気した2:1p-ジオキサン/H2O混合物(45mL)中に溶解した。CsF(386mg、2.54mmol、6.0当量)及びPdCl2(dppf)(35mg、0.043mmol、10mol%)を加え、反応混合物を14時間加熱還流した。これを、室温に冷却してから、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相を、CH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上に吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=5:1)で処理することによって、無色の固体として化合物16を得た(229mg、0.255mmol、60%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.93 (d, J = 8.3Hz, 2H), 7.53 (m, 4H), 7.40 (m, 4H), 7.33( m, 2H), 7.12-7.04 (m, 12H), 5.26 (s, 4H), 3.95 (s, 6H), 2.19 (s, 6H), 2.15-2.12 (m, 18H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 147.6, 141.4, 141.3, 140.8, 140.5, 140.44, 140.43, 140.38, 139.9, 139.83, 139.82, 139.78, 139.7, 139.5, 139.4, 136.81, 136.78, 133.54, 133.48, 133.9, 132.93, 132.88, 132.82, 132.75, 132.72, 132.65, 132.6, 132.08, 132.06, 131.71, 131.67, 131.5, 130.9, 130.83, 130.78, 130.7, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 115.1, 70.6, 52.1, 19.9, 19.8, 19.53, 1949, 19.47, 19.46, 19.38, 19.36 ppm. HRMS (ESI) 
計算値C62H59O6: m/z = 899.4306 ([M + H]+); 実測値m/z = 899.4330.
化合物(18)の合成:ボロン酸エステル8(697mg、1.48mmol、2.2eq.)及びヨウ化物17(334mg、0.670mmol、1.0当量)を、p-ジオキサン(15mL)及びH2O(7.5mL)の脱気した混合物中に溶解した。CsF(610mg、4.02mmol、6.0当量)及びPdCl2(dppf)(55mg、0.067mmol、10mol%)を加え、反応混合物を、15時間加熱還流した。これを室温に冷却しH2O及びCH2Cl2で抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、蒸発させた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(SiO2:CH2Cl2:ヘキサン=1:1→1:0)で処理することによって、無色の固体として化合物18を得た(465mg、0.497mmol、74%)。1H-NMR (500MHz; CDCl3): δ = 7.95 (d, J = 8.2Hz, 2H), 7.56 (d, J = 7.5Hz, 4H), 7.44 (t, J = 7.6Hz, 4H), 7.35 (t, J = 7.4Hz, 2H), 7.14 (m, 4H), 7.09-7.06 (m, 6H), 5.28 (s, 4H), 3.98 (s, 6H), 2.49 (m, 2H), 2.40-2.35 (m, 2H), 2.22 (s, 6H), 2.15 (d, J = 3H), 2.14 (s, 3H), 1.48 (m, 4H), 1.22 (m, 12H), 0.85 (t, J = 7.0Hz, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 147.6, 141.34, 141.25, 139.51, 139.49, 139.40, 139.37, 137.41, 137.36, 136.8, 133.64, 133.58, 132.00, 131.93, 131.82, 131.81, 131.66, 130.77, 130.74, 130.06, 130.00, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 115.1, 70.6, 52.1, 32.51, 32.46, 31.6, 30.75, 30.66, 29.00, 28.95, 22.5, 19.85, 19.81, 19.72, 19.58, 14.1 ppm. HRMS (ESI) 計算値C64H71O6: m/z = 935.5245 ([M + H]+); 実測値m/z = 935.5213.
化合物(19)の合成:ボロン酸エステル9(641mg、1.11mmol、2.2当量)及びヨウ化物17(252mg、0.505mmol、1.0当量)をp-ジオキサン(11mL)及びH2O(5.5mL)の脱気した混合物中に溶解した。CsF(460mg、43.03mmol、6.0当量)及びPdCl2(dppf)(41mg、0.050mmol、10mol%)を加え、反応混合物を15時間加熱還流した。これを室温に冷却し、H2O及びCH2Cl2で抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、蒸発させた。粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(SiO2:CH2Cl2)で処理することによって、無色の固体として化合物19を得た(527mg、0.460mmol、91%)。1H-NMR (500MHz; CDCl3): δ = 7.95 (d, J = 8.2Hz, 2H), 7.56 (d, J = 7.6Hz, 4H), 7.44 (t, J = 7.6Hz, 4H), 7.35 (t, J = 7.4Hz, 2H), 7.17-7.06 (m, 15H), 5.28 (s, 4H), 3.98 (s, 6H), 2.51 (m, 2H), 2.39 (m, 2H), 2.22 (s, 6H), 2.18 (s, 3H), 2.15-2.12 (m, 15H), 1.50-1.45 (m, 4H), 1.28-1.17 (m, 12H), 0.85 (m, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 147.6, 141.50, 141.40, 140.5, 139.72, 139.64, 139.44, 139.40, 137.56, 137.51, 136.8, 133.55, 133.48, 133.25, 133.20, 133.14, 133.12, 133.02, 132.96, 132.95, 132.45, 132.43, 132.31, 132.09, 132.03, 131.76, 131.67, 131.58, 131.26, 131.21, 131.18, 131.12, 130.77, 130.58, 130.26, 130.17, 130.13, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 115.1, 70.6, 52.1, 32.8, 32.58, 32.53, 31.64, 31.59, 31.48, 31.08, 30.95, 30.85, 30.70, 29.15, 29.10, 29.07, 22.71, 22.58, 22.55, 19.86, 19.79, 19.62, 19.52, 19.49, 19.44, 19.2, 14.16, 14.08 ppm. HRMS (ESI) 計算値C96H103O6: m/z 1350.7676 ([M + H]+); 実測値m/z = 1351.7733.
化合物(20)の合成:ボロン酸エステル11(916mg、1.35mmol、2.2当量)及びヨウ化物17(305mg、0.612mmol、1.0当量)を、p-ジオキサン(18mL)及びH2O(9mL)の脱気した混合物中に溶解した。PdCl2(dppf)(50.0mg、0.061mmol、10mol%)及びCsF(558mg、3.67mmol、6.0当量)を加え、反応混合物を106℃に13時間加熱した。反応混合物を室温に冷却し、沈殿物を濾別し、H2O及びMeOHで洗浄し、真空下で乾燥させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:CH2Cl2)で処理することによって、無色の固体として化合物20を得た(700mg、0.518mmol、85%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.93 (d, J = 8.3Hz, 2H), 7.54 (d, J = 7.2Hz, 4H), 7.42 (t, J = 7.6Hz, 4H), 7.33 (t, J = 7.4Hz, 2H), 7.17-7.10 (m, 12H), 7.07-7.05 (m, 6H), 5.27 (s, 4H), 3.96 (s, 6H), 2.53-2.37 (m, 4H), 2.20 (s, 6H), 2.14 (m, 30H), 1.48 (m, 4H), 1.21 (m, J = 6.7Hz, 12H), 0.88-0.81 (m, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz; CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 147.6, 141.45, 141.39, 140.71, 140.63, 140.56, 140.46, 140.37, 140.28, 140.18, 140.13, 140.09, 140.03, 139.93, 139.90, 139.81, 139.76, 139.70, 139.45, 139.43, 137.63, 137.60, 137.56, 137.54, 137.51, 136.8, 133.56, 133.51, 133.10, 133.05, 132.98, 132.94, 132.88, 132.73, 132.67, 132.64, 132.57, 132.53, 132.45, 132.39, 132.08, 132.06, 131.73, 131.68, 131.22, 131.13, 130.98, 130.95, 130.73, 130.65, 130.35, 130.30, 130.22, 130.17, 130.07, 130.03, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 115.1, 70.6, 52.1, 32.90, 32.85, 32.79, 32.67, 32.62, 32.57, 31.61, 31.49, 31.11, 31.02, 30.98, 30.88, 30.86, 30.72, 29.23, 29.18, 29.15, 29.12, 29.10, 29.05, 22.59, 22.57, 19.85, 19.81, 19.78, 19.76, 19.64, 19.60, 19.55, 19.50, 19.47, 19.40, 19.37, 19.33, 19.28, 14.17, 14.09 ppm. HRMS (ESI) 計算値C96H103O6: m/z = 1351.7749 ([M + H]+); 実測値m/z = 1351.7758.
化合物(21)の合成:ボロン酸エステル9(1.50g、2.61mmol、1.0当量)及びヨウ化物17(5.20g、10.4mmol、4.0当量)を、ジオキサン(100mL)及びH2O(50mL)の脱気した混合物中に80℃で溶解した。PdCl2(dppf)(106mg、0.131mmol、5mol%)及びCsF(1.19g、7.83mmol、3.0当量)を加え、反応混合物を106℃に13時間加熱した。これを室温に冷却し、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄し、合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、蒸発させ、シリカゲル上に吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=5:1)で処理することによって、無色の固体として化合物21を得た(856mg、1.04mmol、40%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.94 (d, J = 8.3Hz, 1H), 7.76 (s, 1H), 7.55 (d, J = 7.2Hz, 2H), 7.43 (t, J = 7.6Hz, 2H), 7.35 (t, J = 7.4Hz, 1H), 7.13 (s, 1H), 7.10-7.00 (m, 6H), 5.28 (s, 2H), 3.98 (s, 3H), 2.72 (m, 2H), 2.42 (m, 1H), 2.31 (m, 1H), 2.21 (s, 3H), 2.15-2.11 (m, 6H), 2.06 (m, 3H), 1.46-1.14 (m, 16H), 0.93-0.83 (m, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 147.5, 142.3, 141.39, 141.26, 140.55, 140.52, 140.13, 140.08, 139.61, 139.53, 139.48, 139.36, 139.27, 136.8, 133.45, 133.37, 132.82, 132.67, 132.54, 132.13, 132.07, 131.67, 131.47, 130.90, 130.84, 130.78, 130.69, 130.50, 130.40, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 115.1, 99.2, 70.6, 52.1, 40.38, 40.34, 34.7, 32.4, 32.1, 31.7, 31.45, 31.36, 30.81, 30.66, 30.43, 30.30, 29.15, 29.08, 29.00, 25.3, 22.69, 22.50, 19.84, 19.77, 19.62, 19.47, 19.2, 14.15, 14.06 ppm. HRMS (ESI) 計算値C49H58IO3: m/z = 821.3425 ([M + H]+); 実測値m/z = 821.3424.
化合物(22)の合成:ジブロミド25(1.00g、2.12mmol、1.0当量)、ビス(ピナコラト)ジボロン(1.13g、4.45mmol、2.1当量)、PdCl2(dppf)(173mg、0.212mmol、10mol%)、及びKOAc(1.25g、12.7mmol、6.0当量)を、無水Me2SO(50mL)を含有する炎光乾燥したフラスコに加え、反応混合物を16時間加熱還流した。これを、室温に冷却し、H2O(25mL)に加え、次いで、CH2Cl2で3回抽出した。次いで有機層をH2Oで十分に洗浄した。有機相を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上に吸収し、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン)で処理することによって、無色の固体として化合物22を得た(371mg、0.655mmol、31%)。1H NMR (500MHz, CD2Cl2, 25℃): δ = 7.66 (s, 2H), 6.99 (m, 4H), 2.54 (s, 6H), 2.10 (s, 6H), 2.04 (s, 6H), 1.39 (s, 24H) ppm. 13C NMR (126MHz, CD2Cl2, 25℃): δ= 144.5, 142.2, 140.7, 137.7, 132.9, 132.8, 132.4, 131.3, 131.2, 130.7, 83.8, 25.1, 21.80, 21.78, 19.4, 19.3, 19.1 ppm. HRMS (ESI) 計算値C36H49B2O4: m/z = 565.3884 ([M + H]+); 実測値m/z = 565.3864.
化合物(23)の合成:ボロン酸エステル22(151mg、0.266mmol、1.0当量)及びヨウ化物21(480mg、0.585mmol、2.2当量)をジオキサン(12mL)及びH2O(6mL)の脱気した混合物中に懸濁させた。PdCl2(dppf)(22mg、0.0269mmol、10mol%)及びCsF(242mg、1.60mmol、6.0当量)を加え、反応混合物を106℃に15時間加熱した。これを室温に冷却し、沈殿物を濾別し、H2O及びMeOHで洗浄し、真空で乾燥させた。ベージュ色の粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(SiO2:CH2Cl2)で処理することによって、無色の固体として、化合物23を生成した(373mg、0.219mmol、82%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.96 (d, J = 8.2Hz, 2H), 7.57 (d, J = 7.6Hz, 4H), 7.44 (t, J = 7.6Hz, 4H), 7.36 (t, J = 7.4Hz, 2H), 7.19-7.07 (m, 22H), 5.29 (s, 4H), 3.99 (s, 6H), 2.54 (m, 4H), 2.41 (m, 4H), 2.23-2.14 (m, 46H), 1.54-1.46 (m, 8H), 1.28-1.17 (m, 24H), 0.87 (m, 12H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 147.6, 141.53, 141.43, 140.68, 140.65, 140.57, 140.47, 140.33, 140.28, 140.21, 140.18, 140.02, 139.99, 139.90, 139.87, 139.78, 139.71, 139.68, 139.63, 139.60, 139.58, 139.45, 139.40, 137.67, 137.64, 137.61, 137.57, 137.54, 137.51, 137.49, 137.46, 137.44, 136.8, 133.57, 133.50, 133.21, 133.15, 133.05, 132.99, 132.87, 132.82, 132.76, 132.71, 132.66, 132.64, 132.60, 132.51, 132.50, 132.45, 132.42, 132.31, 132.09, 132.04, 131.78, 131.68, 131.60, 131.29, 131.24, 131.20, 131.16, 131.11, 130.90, 130.78, 130.71, 130.67, 130.59, 130.37, 130.32, 130.25, 130.19, 130.13, 130.10, 130.06, 130.04, 130.00, 128.6, 127.8, 121.7, 118.8, 115.1, 70.6, 52.1, 34.7, 32.8, 32.62, 32.61, 31.61, 31.50, 31.10, 31.01, 30.97, 30.87, 30.84, 30.72, 29.23, 29.18, 29.14, 29.10, 29.05, 22.60, 22.57, 20.8, 19.87, 19.80, 19.78, 19.64, 19.61, 19.53, 19.50, 19.48, 19.46, 19.37, 19.31, 19.25, 14.17, 14.09 ppm. HRMS (ESI) 計算値C122H139O6: m/z = 1700.0566 ([M + H]+); 実測値m/z = 1700.0582.
化合物(24)の合成:1,4-ジブロモ-2,5-ジメチルベンゼン(4)(25.0g、94.7mmol、1.0当量)、ビス(ピナコラト)ジボロン(50.5g、199mmol、2.1当量)、PdCl2(dppf)(3.87g、4.74mmol、5mol%)、及びKOAc(55.8g、568mmol、6.0当量)を、無水Me2SO(300mL)を含有する炎光乾燥したフラスコに加えた。反応混合物を16時間加熱還流した。次いで、これを室温に冷却し、H2O(100mL)に加えてからCH2Cl2で3回抽出した。次いで有機層をH2Oで十分に洗浄した。有機相を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。EtOAc(250mL)を、活性炭(10g)と共に粗製の混合物に加え、反応混合物を3時間還流させた。これを室温に冷却し、セライトを介して濾過し、セライトをCH2Cl2で十分に洗浄した。CH2Cl2層を蒸発させて、生成物がEtOAcから微細なオフホワイト色の針状結晶として沈殿するようにし、これを真空濾過で単離した(14.6g、40.8mmol、43%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.53 (s, 2H), 2.48 (s, 6H), 1.34 (s, 24H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 140.7, 137.0, 83.5, 25.0, 21.6 ppm. HRMS (ESI) 計算値C20H33B2O4: m/z = 357.2632 ([M + H]+); 実測値m/z = 357.2614.
化合物(25)の合成:ジボロン酸エステル24(5.00g、13.9mmol、1.0当量)及び1,4-ジブロモ-2,5-ジメチルベンゼン(4)(18.4g、69.8mmol、5.0当量)を、脱気した2:1ジオキサン/H2O混合物(75mL)中に溶解した。CsF(12.7g、83.8mmol、6.0当量)及びPdCl2(dppf)(1.14g、1.40mmol、10mol%)を加え、これを16時間加熱還流した。反応混合物を室温に冷却してから、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上に吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン)で処理することによって、無色の固体として化合物25を得た(2.18g、4.61mmol、33%収率)。1H NMR (500MHz, CD2Cl2, 25℃): δ = 7.47 (s, 2H), 7.04 (m, 2H), 6.95 (s, 2H), 2.39 (s, 6H), 2.05 (m, 6H), 2.02 (s, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CD2Cl2, 25℃): δ = 141.2, 139.91, 139.89, 135.9, 135.1, 133.5, 133.2, 133.1, 132.1, 132.0, 130.9, 123.4, 22.5, 22.4, 19.4, 19.3, 19.2 ppm.
化合物(27)の合成:ボロン酸エステル9(600mg、1.04mmol、2.2当量)及びジブロミド26(265mg、0.473mmol、1.0当量)を、ジオキサン(10mL)及びH2O(5mL)の脱気した混合物中に溶解した。PdCl2(dppf)(38.4mg、0.047mmol、10mol%)及びCsF(431mg、2.84mmol、6.0当量)を加え、反応混合物を106℃に16時間加熱した。次いで、これを室温に冷却してから、CH2Cl2及びH2Oで抽出した。水相をCH2Cl2で2回洗浄した。合わせた有機相を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、蒸発させた。粗生成物をシリカゲル上で吸収させ、カラムクロマトグラフィー(SiO2:ヘキサン:EtOAc=1:1)で処理することによって、無色の固体として化合物27を得た(485mg、0.373mmol、79%)。1H NMR (500MHz, CDCl3, 25℃): δ = 7.95 (d, J = 8.2Hz, 2H), 7.56 (d, J = 7.6Hz, 4H), 7.44 (t, J = 7.6Hz, 4H), 7.35 (t, J = 7.4Hz, 2H), 7.21 (s, 2H), 7.14 (s, 2H), 7.11 (s, 2H), 7.08-7.06 (m, 6H), 6.91 (s, 2H), 5.28 (s, 4H), 4.09 (m, 4H), 3.98 (s, 6H), 3.75 (m, 4H), 3.62 (m, 4H), 3.59 (s, 8H), 3.55 (m, 4H), 2.26 (d, 6H), 2.22 (s, 6H), 2.16 (2, 12H) ppm. 13C NMR (126MHz, CDCl3, 25℃): δ = 166.8, 157.9, 150.0, 147.6, 141.3, 140.0, 139.5, 137.4, 136.8, 134.0, 133.4, 132.5, 132.1, 131.68, 131.64, 130.86, 130.79, 130.5, 128.6, 127.8, 126.8, 121.7, 118.8, 116.1, 115.1, 71.9, 70.87, 70.79, 70.63, 70.55, 69.8, 69.2, 59.1, 52.1, 19.84, 19.72, 19.49, 19.44 ppm. HRMS (ESI) 計算値C82H91O14: m/z = 1299.6403 ([M + H]+); 実測値m/z = 1299.6454.
連結の合成手順。
【０１４３】
連結IIの合成:EtOAc(50mL)、THF(50mL)及び10重量%のPd/C(0.98g、0.90mmol)を、12(4.35g、9.0mmol)を充填したフラスコに加えた。反応フラスコをセプタムで密封し、この不均質な溶液を、8インチステンレススチール針に取り付けられたバルーンにより送達されるH2でパージした。H2で膨張したバルーンを反応容器に取り付け、続いてこの反応容器を、予め50℃に温めた油浴に移した。反応混合物を24時間撹拌することによって、不溶性の生成物を得た。次いで、反応混合物を室温に冷却し、N2流でパージし、濾過することによって生成物を収集したが、これはPd/Cで汚染されていた。フィルターケーキをTHF(30mL)中に懸濁させ、懸濁液を還流に温め、続いて高温濾過した。この工程を5回繰り返すことによって、すべての生成物をPd/Cから抽出した。合わせた有機層を真空中で濃縮することによって、生成物を得た。これを次のステップでそのまま使用した。
【０１４４】
一般的けん化手順に従い、2.0gのII(水素化分解及びけん化にわたり82%)を白色の固体として収集した。1H NMR (500MHz, CD3SOCD3, 25℃): δ = 7.86 (d, J = 9.0Hz, 2H), 7.30-7.25 (m, 4H) ppm. 13C NMR (126MHz, CD3SOCD3, 25℃): δ = 171.7, 161.4, 145.5, 131.0, 117.9, 115.3, 113.0 ppm. HRMS (ESI) 計算値C14H10O6: m/z = 273.0405 ([M - H]-); 実測値m/z = 273.0397.
連結IIIの合成:DMF(15mL)、THF(60mL)及び10重量%のPd/C(0.78g、0.73mmol)を、13(4.29g、7.32mmol)を充填したフラスコに加えた。反応フラスコをセプタムで密封し、不均質な溶液を、8インチステンレススチール針に取り付けられたバルーンにより送達されるH2でパージした。H2で膨張したバルーンを反応容器に取り付け、続いて予め50℃に温めた油浴に移した。反応混合物を24時間撹拌してから、室温に冷却し、N2流でパージし、濾過した。フィルターケーキをTHF(10mL)で洗浄し、合わせた濾液を真空中で濃縮することによって、生成物を得た。これを次のステップでそのまま使用した。
【０１４５】
一般的けん化手順に従い、2.4gのIII(水素化分解及びけん化にわたり87%)を白色粉末として単離した。1H NMR (500MHz, CD3SOCD3, 25℃): δ = 14.0 (br. s, 2H), 11.4 (br. s, 2H), 7.85-7.82 (m, 2H), 7.18 (s, 2H), 6.98-6.92 (m, 4H), 2.24 (m, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CD3SOCD3, 25℃): δ = 171.9, 160.9, 148.3, 139.7, 132.3, 131.3, 130.2, 120.3, 117.4, 111.7, 19.5 ppm. HRMS (ESI) 計算値C22H17O6: m/z = 377.1031 ([M - H]-); 実測値m/z = 377.1031.
連結IVの合成:EtOAc(10mL)、EtOH(10mL)及び10重量%のPd/C(0.15g、0.15mmol)を、14(1.00g、1.45mmol)を充填したフラスコに加えた。反応フラスコをセプタムで密封し、不均質な溶液を、8インチステンレススチール針に取り付けられたバルーンにより送達されるH2でパージした。H2で膨張したバルーンを反応容器に取り付け、続いて予め50℃に温めた油浴に移した。反応混合物を24時間撹拌してから、室温に冷却し、N2流でパージし、濾過した。フィルターケーキをTHF(10mL)で洗浄し、合わせた濾液を真空中で濃縮することによって、生成物を得た。これを次のステップでそのまま使用した。
【０１４６】
一般的けん化手順に従い、620mgのIV(水素化分解及びけん化にわたり89%)を白色の固体として収集した。1H NMR (500MHz, CD3SOCD3, 25℃): δ= 7.86-7.83 (m, 2H), 7.19 (s, 2H), 7.06 (s, 2H), 6.98-6.92 (m, 4H), 2.25 (s, 6H), 2.06 (s, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CD3SOCD3, 25℃): δ= 171.8, 160.9, 148.5, 140.3, 138.9, 132.8, 131.8, 131.3, 130.6, 130.1, 120.3, 117.3, 111.5, 19.6, 19.0 ppm. HRMS (ESI) 計算値C30H26O6: m/z = 481.1657 ([M - H]-); 実測値m/z = 481.1654.
連結Vの合成:THF(20mL)及び10重量%のPd/C(0.29g、0.27mmol)を、15(2.16g、2.72mmol)を充填したフラスコに加えた。反応フラスコをセプタムで密封し、不均質な溶液を、8インチステンレススチール針に取り付けられたバルーンにより送達されるH2でパージした。H2で膨張したバルーンを反応容器に取り付け、続いてこの反応容器を予め50℃に温めた油浴に移した。反応混合物を24時間撹拌してから室温に冷却し、N2流でパージし、濾過した。フィルターケーキをTHF(10mL)で洗浄し、合わせた濾液を真空中で濃縮することによって、生成物を得た。これを次のステップでそのまま使用した。
【０１４７】
一般的手順に従い、1.60gのV(水素化分解及びけん化にわたり定量的)をオフホワイト色の固体として収集した。1H NMR (500MHz, DMF-d7, 25℃): δ = 8.00 (d, J = 8.0Hz, 2H), 7.31 (s, 2H), 7.16-7.12 (m, 4H), 7.07 (dd, J = 8.0, 1.5Hz, 2H), 7.04-7.02 (m, 2H), 2.37 (s, 6H), 2.18-2.16 (m, 6H), 2.15 (s, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, DMF-d7, 25℃): δ = 172.6, 149.2, 141.2, 140.20, 140.18, 139.5, 133.38, 133.35, 132.8, 132.2, 131.6, 130.90, 130.88, 130.78, 130.75, 130.3, 120.5, 117.6, 111.9, 19.38, 19.36, 18.82, 18.79, 18.7 ppm. 1H NMR (600MHz; CD3SOCD3, 100℃): δ = 7.86 (d, J = 8.6Hz, 2H), 7.16 (s, 2H), 7.07 (s, 2H), 7.04 (s, 2H), 6.94-6.93 (m, 4H), 2.26 (s, 6H), 2.08 (s, 6H), 2.07 (s, 6H) ppm. 13C NMR (151MHz; CD3SOCD3, 100℃): δ = 171.8, 161.3, 149.2, 141.2, 140.2, 139.6, 133.3, 132.8, 132.1, 131.8, 130.98, 130.93, 130.6, 120.7, 117.9, 112.6, 19.8, 19.39, 19.27 ppm. HRMS (ESI) 計算値C38H34O6: m/z = 585.2283 ([M - H]-); 実測値m/z = 585.2299.
連結V-hexの合成:出発物質18(455mg、0.467mmol、1.0当量)をTHF(10mL)中に溶解した。Pd/C(10%、50mg)を加えた。次いで反応混合物を、H2雰囲気下、50℃で一晩撹拌した。次いで、これを、セライトプラグを介して濾過し、THFで洗浄し、蒸発させ、真空で乾燥させた。
【０１４８】
次いで残渣をTHF(10mL)及びH2O(10mL)中に溶解し、NaOH(300mg、7.69mmol、16当量)を加えた。反応混合物を50℃で一晩撹拌した。THFを蒸発させ、混合物を濃HClでpH1に酸性化した。沈殿物を濾別し、H2Oで洗浄し、乾燥させることによって、無色の固体として化合物V-hexを得た(339mg、30.467mmol、定量的収量)。1H NMR (600MHz, CD3SOCD3, 100℃): δ = 7.85 (d, J = 8.4Hz, 2H), 7.15 (s, 2H), 7.07 (s, 2H), 7.01 (s, 2H), 6.89 (m, 4H), 2.46 (m, 2H), 2.34 (m, 2H), 2.25 (s, 6H), 2.07 (s, 6H), 1.41 (m, J = 7.1Hz, 4H), 1.15 (m, J = 13.9, 7.1Hz, 12H), 0.78 (t, J = 7.1Hz, 6H) ppm.13C NMR (126MHz, CD2Cl2, 25℃): δ = 171.8, 161.5, 148.9, 141.1, 139.79, 139.71, 137.5, 133.4, 132.1, 131.9, 130.9, 130.55, 130.44, 120.4, 117.8, 113.1, 32.5, 31.2, 30.4, 28.6, 22.1, 19.8, 19.4, 14.0 ppm. HRMS (ESI) 計算値C48H53O6: m/z = 725.3848 ([M - H]-); 実測値m/z = 725.3834.
連結VIの合成:THF(60mL)を、16(2.0g、2.22mmol)を充填したフラスコに加えた。ラネーNi(およそ200mg、H2O中スラリーとして商業的に購入。このH2O中スラリーは、THFで逐次希釈し(5×)、続いて上清を除去することによってTHF中スラリーに変換した)を、ピペットを使用してフラスコに加えた。反応フラスコをセプタムで密封し、不均質な溶液を、8インチステンレススチール針に取り付けられたバルーンにより送達されるH2でパージした。H2で膨張したバルーンを反応容器に取り付け、続いてこの反応容器を予め50℃に温めた油浴に移した。反応混合物を48時間撹拌してから、室温に冷却し、N2流でパージした。これを、Erlenmeyerフラスコ(大部分のNiは磁気撹拌棒に結合したままである)にデカントしてから、CHCl3(100mL)で希釈した。次いで、溶液を還流にし、十分に充填したセライト床を介して高温濾過した。フィルターケーキをさらに高温のCHCl3ですすいだ。合わせた濾液を合わせ、真空中で濃縮することによって、生成物を得た。これを次のステップでそのまま使用した。
【０１４９】
一般的手順に従い、1.35gのVI(水素化分解及びけん化にわたり90%)をオフホワイト色の固体として収集した。1H NMR (500MHz, THF-d8, 25℃): δ = 8.08 (d, J = 8.0Hz, 2H), 7.36 (s, 2H), 7.28-7.20 (m, 6H), 7.15 (s, 2H), 7.12-7.09 (m, 2H), 2.47 (s, 6H), 2.31 (s, 6H), 2.29 (s, 6H), 2.28 (s, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, THF-d8, 25℃): δ = 173.6, 163.7, 151.1, 142.8, 142.1, 141.7, 141.2, 134.6, 134.2, 134.1, 133.4, 133.0, 132.9, 132.2, 132.1, 132.0, 131.4, 121.5, 119.3, 112.5, 20.7, 20.6, 20.19, 20.18, 20.1, 20.0 ppm. 1H NMR (600MHz; CD3SOCD3, 100℃): δ = 7.88 (d, J = 7.8Hz, 2H), 7.18 (s, 2H), 7.09 (s, 2H), 7.09 (s, 2H), 7.06 (s, 2H), 6.97-6.94 (m, 4H), 2.28 (s, 6H), 2.11 (s, 6H), 2.10 (s, 12H) ppm. 13C NMR (151MHz; CD3SOCD3, 100℃): δ = 171.8, 161.3, 149.2, 141.3, 140.5, 140.1, 139.6, 133.4, 132.88, 132.77, 132.1, 131.8, 131.03, 130.95, 130.93, 130.6, 120.8, 117.9, 112.5, 19.8, 19.38, 19.32, 19.28 ppm. HRMS (ESI) 計算値C46H42O6: m/z = 689.2909 ([M - H]-); 実測値m/z = 689.2912.
連結VIIの合成:出発物質19(1.19g、1.04mmol、1.0当量)をTHF(50mL)中に溶解した。Pd/C(10%、110mg)を加えた。次いで、反応混合物をH2雰囲気下、50℃で一晩撹拌した。次いで、これを、セライトプラグを介して濾過し、THFで洗浄し、蒸発させ、真空で乾燥させた。
【０１５０】
次いで、これをTHF(130mL)及びH2O(110mL)中に溶解し、NaOH(880mg、30.4mmol、29当量)を加えた。反応混合物を50℃で一晩撹拌した。THFを蒸発させ、混合物を、濃HClでpH1に酸性化した。沈殿物を濾別し、H2Oで洗浄し、乾燥させることによって、無色の固体として化合物VIIを得た(973mg、1.04mmol、定量的収量)。1H NMR (600MHz; CD3SOCD3, 90℃): δ  = 7.86 (d, J = 8.0Hz, 2H), 7.17 (s, 2H), 7.09 (s, 2H), 7.07 (m, 6H), 6.96 (m, 4H), 2.26 (s, 6H), 2.08 (m, 18H), 1.42 (m, 4H), 1.20-1.12 (m, 16H), 0.80 (t, J = 6.6Hz, 6H) ppm.13C NMR (151MHz, CD3SOCD3, 90℃): δ = 171.9, 161.3, 149.2, 141.3, 140.5, 140.02, 139.96, 139.6, 137.7, 133.3, 133.0, 132.5, 132.1, 131.7, 131.4, 130.95, 130.88, 130.57, 130.51, 120.8, 117.9, 112.4, 32.6, 31.2, 30.9, 30.6, 29.8, 28.7, 22.2, 19.8, 19.4, 14.0 ppm. HRMS (ESI): m/z 計算値C64H96O6 [M - H]-934.5172; 実測値934.5162.
連結VII-oegの合成:出発物質27(590mg、0.454mmol、1.0当量)をTHF(40mL)中に溶解した。ラネーNi(約10%mol)を加えた。次いで、反応混合物をH2雰囲気下、50℃で一晩撹拌した。次いで、これを、セライトプラグを介して濾過し、THFで洗浄し、蒸発させ、真空で乾燥させた。
【０１５１】
次いで、残渣をTHF(20mL)及びH2O(20mL)中に溶解し、NaOH(390mg、10.0mmol、22当量)を加えた。反応混合物を50℃で一晩撹拌した。THFを蒸発させ、混合物を、濃HClでpH1に酸性化した。沈殿物を濾別し、H2Oで洗浄し、乾燥させることによって、無色の固体としてVII-oegを得た(495mg、0.454mmol、定量的収量)。1H NMR (500MHz; CD3SOCD3, 25℃): δ  = 7.87 (d, J = 8.5Hz, 2H), 7.20 (d, J = 6.6Hz, 4H), 7.08 (s, 2H), 7.02 (s, 2H), 6.98 (m, 4H), 6.92 (s, 2H), 4.07 (m, 4H), 3.62 (m, 4H), 3.46-3.36 (m, 16H), 2.27 (s, 6H), 2.19 (s, 6H), 2.09 (s, 6H), 2.08 (s, 6H) ppm. 13C NMR (126MHz, CD3SOCD3, 25℃): δ = 171.8, 160.9, 149.3, 148.5, 140.7, 139.4, 138.8, 137.2, 133.5, 132.9, 131.80, 131.67, 131.44, 131.33, 130.6, 130.13, 130.06, 129.89, 120.3, 117.3, 115.4, 111.6, 71.2, 69.98, 69.87, 69.6, 69.0, 68.6, 58.0, 19.6, 19.3, 19.11, 19.02 ppm. HRMS (ESI) 計算値C66H75O14: m/z = 935.5245 ([M + H]+); 実測値m/z = 935.5213.
連結IXの合成:出発物質20(827mg、0.612mmol、1.0当量)をTHF(50mL)中に溶解した。ラネーNi(約10%mol)を加えた。反応混合物を、H2雰囲気下、40℃で一晩撹拌した。次いで、これを、セライトプラグを介して濾過し、THFで洗浄し、蒸発させ、真空下で乾燥させた。
【０１５２】
残渣をTHF(50mL)及びH2O(50mL)中に溶解し、NaOH(700mg、18.0mmol、29当量)を加えた。反応混合物を50℃で一晩撹拌した。THFを蒸発させ、混合物を濃HClでpH1に酸性化した。沈殿物を濾別し、H2Oで洗浄し、乾燥させることによって、無色の固体として化合物IXを得た(700mg、0.612mmol、定量的収量)。1H NMR (600MHz, CD3SOCD3, 100℃): δ  = 7.87 (d, J = 8.1Hz, 2H), 7.17 (s, 2H), 7.10 (s, 2H), 7.08 (m, 8H), 7.05 (s, 2H), 6.94 (m, 4H), 2.27 (s, 6H), 2.09 (m, 30H), 1.44 (m, 4H), 1.26 (m, 4H), 1.22-1.14 (m, 12H), 0.81 (t, J = 7.1Hz, 6H). 13C NMR (151MHz, THF-d8, 55℃): δ = 170.0, 160.4, 147.9, 139.5, 138.63, 138.55, 138.32, 138.23, 137.9, 131.2, 130.93, 130.86, 130.68, 130.49, 130.0, 129.57, 129.51, 129.2, 128.90, 128.73, 128.71, 128.67, 128.61, 128.0, 123.0, 118.1, 115.9, 109.2, 32.2, 29.62, 29.55, 28.0, 27.7, 27.02, 26.96, 20.5, 17.0, 16.73, 16.68, 16.59, 11.45, 11.38 ppm. HRMS (ESI) 計算値C80H85O6: m/z = 1141.6352 ([M - H]-); 実測値m/z = 1141.6295.
連結XIの合成:出発物質23(372mg、0.219mmol、1.0当量)をTHF(30mL)中に溶解した。ラネーNi(約10%mol)を加えた。反応混合物を、H2雰囲気下、40℃で一晩撹拌した。次いで、これを、セライトプラグを介して濾過し、THF、熱いCHCl3で洗浄し、蒸発させ、真空で乾燥させた。
【０１５３】
残渣をTHF(50mL)及びH2O(50mL)中に溶解し、NaOH(700mg、18.0mmol、29当量)を加えた。反応混合物を、50℃で一晩撹拌した。THFを蒸発させ、混合物を濃HClでpH1に酸性化した。沈殿物を濾別し、H2Oで洗浄し、乾燥させることによって、無色の固体として、化合物XIを得た(326mg、0.219mmol、定量的収量)。1HNMR (600MHz; CD3SOCD3, 100℃): δ = 7.87 (d, J = 7.8Hz, 2H), 7.17 (s, 2H), 7.11-7.05 (m, 16H), 6.95 (m, 4H), 2.27 (s, 6H), 2.11-2.09 (m, 36H), 1.44 (m, 8H), 1.26-1.15 (m, 32H), 0.81 (m, 12H) ppm. 1H NMR (600MHz; THF, 56℃): δ = 7.92 (d, J = 8.0Hz, 2H), 7.18 (s, 2H), 7.16 (s, 2H), 7.12 (t, J = 9.7Hz, 12H), 7.07 (s, 2H), 6.98 (s, 2H), 6.92 (d, J = 7.8Hz, 2H), 2.56 (m, 4H), 2.45 (m, 4H), 2.30 (s, 6H), 2.16 (s, 18H), 2.15 (s, 12H), 2.13 (s, 6H), 1.53 (m, 8H), 1.26 (s, 24H), 0.87 (m, J = 7.6Hz, 12H) ppm. HRMS (ESI) 計算値C106H123O6: m/z = 1491.9314 ([M + H]+); 実測値1491.9260, 計算値C106H121O6: m/z = 1489.9169 ([M - H]-); 実測値m/z = 1489.9145.
IRMOF-74シリーズの合成。
【０１５４】
一般的な合成条件:  硝酸マグネシウム六水和物(Mg(NO3)2・6H2O)、塩化マグネシウム(MgCl2)、及び臭化カリウム(KBr)を、Sigma Aldrich Chemical Co.から購入した。硝酸亜鉛四水和物(Zn(NO3)2・4H2O)及び濃塩酸(Certified ACSプラス、12M)を、Fisher Scientific InternationalInc.から購入した。無水N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)及びメタノール(HPLC等級)を、EMD Scienceから購入した。エタノール(200プルーフ、ACS/USP等級)を、Pharmco-Aaper Co.から購入した。すべての化学物質はさらなる精製なしで使用した。元素分析は、UCLAで実施し、2〜3mgのIRMOF-74試料を使用して、Thermo Scientific FLASH2000シリーズCHNS/O Analyzer上で行った。FT-IR分光法測定は、単一ビームオプティクスを有するIRAffinity-1/Michelson干渉計(入射角度30度)上で実施した。干渉計は、温度制御メカニズム、S/N比:30,000:1以上(ピークトゥーピーク、4cm-1分解能、およそ2,100cm-1)、及びスキャン範囲7,800〜350cm-1を備えたDLATGS検出器を含有する。すべての実験の特徴付け(すなわちEA及びFT-IR)作業は大気中で実施され、これが、活性化した試料の細孔への水の吸着をもたらした。シミュレートした粉末回折パターンを、IRMOF-74-II〜VIに対する、合成されたままの粉末回折パターンと比較した。IRMOF-74-VII〜XIの合成されたままの粉末回折パターンは、連結上のダングリング鎖の柔軟性に加えて、おそらく、より大きな細孔容積内のゲスト分子のよりダイナミックな動作により有意に拡大している。したがって、発明者らは相当するシミュレートした粉末回折パターンと比較するための、IRMOF-74-VII〜XIに対する活性化した粉末回折パターンを提示する。
【０１５５】
IRMOF-74シリーズの合成。(IRMOF-74シリーズ合成は、本明細書中ではIRMOF74-IIの合成により例示されている)。硝酸マグネシウム六水和物Mg(NO3)2・6H2O(80mg,0.31mmol)及び連結II(C14H10O6、26mg、0.095mmol)の固体混合物を、20mLバイアル中で7.5mLのN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)中に溶解した。バイアルを密封し、固体が完全に溶解するまで20分間超音波処理した。この溶液に、0.5mLのエタノール、続いて0.5mLの脱イオン水を滴加した。次いでバイアルを激しく回転させ、直ちに超音波処理した結果として、透明な、無色の溶液が生じた。この溶液を、等温オーブン内で、120℃で加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておいた。合成されたままの試料を3回洗浄してから、活性化手順を行った。IRMOF74-II生成物の純度をPXRD分析で確認した。元素分析(活性化した):Mg2(C14H6O6)(H2O)6.5に対する分析計算値:C、38.04;H、4.49。計測値:C、38.58;H、4.39。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3410(br)、2924(w)、2854(w)、2854(w)、1604(m)、1573(m)、1419(s)、1381(m)、1234(s)、1157(w)、887(s)、786(s)、717(w)、671(m)、609(m)。
【０１５６】
IRMOF-74-Iの合成:本明細書中に組み込まれている、Rosi, N. L.ら“Rod packings and metal-organic frameworks constructed from rod-shaped secondary building units.", J. Am. Chem. Soc. 127, 1504-1518, (2005)に従いIRMOF-74-Iの合成を行った。
【０１５７】
IRMOF-74-IIの合成:80mgのMg(NO3)2・6H2O(0.31mmol)及び26mgの連結II(0.095mmol)を、20mLバイアル内で7.5mLのDMFと溶解した。バイアルを密封し、固体が完全に溶解するまで30分間超音波処理した。この溶液に、0.5mLのエタノール、続いて0.5mLの脱イオン水を滴加した。次いで、バイアルを激しく回転させ、直ちに超音波処理すると、結果として透明な、無色の溶液が生じた。この溶液を、等温オーブン内で、120℃で加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率90%)。結果として生じる無色の粉末の結晶化度を、合成されたままの化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較、それに続くマッチングを介して確認した(図7)。グラムスケールのIRMOF-74-II結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した試料):Mg2(C14H6O6)(H2O)6.5に対する分析計算値:C、38.04;H、4.49。計測値:C、38.58;H、4.39。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3410(br)、2924(w)、2854(w)、2854(w)、1604(m)、1573(m)、1419(s)、1381(m)、1234(s)、1157(w)、887(s)、786(s)、717(w)、671(m)、609(m)。
【０１５８】
IRMOF-74-IIIの合成:160mgのMg(NO3)2・6H2O(0.62mmol)及び71mgの連結III(0.188mmol)を15mLのDMFと共に20mLバイアル内で溶解した。バイアルを密封し、固体が完全に溶解するまで30分間超音波処理した。この溶液に、1.0mLのエタノール、続いて1.0mLの脱イオン水を滴加した。次いで、バイアルを激しく回転させ、直ちに超音波処理すると、結果として透明な、無色の溶液が生じた。この溶液を、等温オーブン内で、120℃で加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率95%)。結果として生じる無色の粉末の結晶化度を、合成されたままの化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較、それに続くマッチングを介して確認した(図8)。グラムスケールのIRMOF-74-III結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した試料):Mg2(C22H14O6)(H2O)3に対する分析計算値:C、55.40;H、4.23。計測値:C、54.37;H、4.36。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3410(br)、2924(w)、1604(s)、1573(s)、1512(m)、1435(vs)、1373(s)、1226(m)、925(s)、879(w)、601(m)、524(w)。
【０１５９】
IRMOF-74-IVの合成:80mgのMg(NO3)2・6H2O(0.31mmol)及び45mgの連結IV(0.093mmol)を、20mLバイアル内で7.5mLのDMFと溶解した。バイアルを密封し、固体が完全に溶解するまで30分間超音波処理した。この溶液に、0.5mLのエタノール、続いて0.5mLの脱イオン水を滴加した。次いで、バイアルを激しく回転させ、直ちに超音波処理すると、結果として透明な、無色の溶液が生じた。この溶液を、等温オーブン内で、120℃で加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率87%)。結果として生じる無色の粉末の結晶化度を、合成されたままの化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較、それに続くマッチングを介して確認した(図9)。グラムスケールのIRMOF-74-IV結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した試料):Mg2(C30H22O6)(H2O)5に対する分析計算値:C、58.06;H、4.64。計測値:C、58.38;H、5.23。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3410(br)、3016(w)、2924(w)、1604(s)、1573(s)、1435(vs)、1373(s)、1327(w)、1273(m)、1226(s)、1157(m)、948(s)、663(m)、601(m)。
【０１６０】
IRMOF-74-Vの合成:80.0mgのMg(NO3)2・6H2O(0.313mmol)及び52.5mgのV(0.089mmol)を、20mLバイアル内で7.5mLのDMFと溶解した。バイアルを密封し、固体が完全に溶解するまで20分間超音波処理した。この溶液に、0.5mLのエタノール、続いて0.5mLの脱イオン水を滴加した。次いで、バイアルを激しく回転させ、直ちに超音波処理すると、結果として透明な、無色の溶液が生じた。この溶液を、等温オーブン内で、120℃で加熱し及びソルボサーマル法で24時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率63%)。この溶液を、等温オーブン内で、120℃で加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておいた。結果として生じる白色粉末の結晶化度を、合成されたままの化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較、それに続くマッチングを介して確認した(図10)。グラムスケールのIRMOF-74-V結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した試料):Mg2(C38H30O6)(H2O)6に対する分析計算値:C、61.26;H、5.49。計測値:C、61.73;H、5.73。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3394(br)、3008(w)、2924(w)、2862(w)、1604(s)、1573(s)、1512(w)、1435(vs)、1381(vs)、1226(m)、879(m)、802(m)、678(w)、601(w)、455(w)。
【０１６１】
IRMOF-74-V-hexの合成:80.0mgのMg(NO3)2・6H2O(0.313mmol)及び65mgのV-hex(0.089mmol)を、20mLバイアル内で7.5mLのDMFと溶解した。バイアルを密封し、20分間超音波処理した。この溶液に、0.5mLのエタノール、続いて0.5mLの脱イオン水を滴加した。次いで、バイアルを激しく回転させ、直ちに超音波処理すると、結果としてわずかに濁った溶液が生じた。この溶液を、等温オーブン内で、120℃で加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率60%)。結果として生じる白色粉末の結晶化度を、合成されたままの化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較、それに続くマッチングを介して確認した(図11)。グラムスケールのIRMOF-74-V-hex結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した試料):Mg2(C48H50O6)(H2O)4.5に対する分析計算値:C、67.62;H、6.98。計測値:C、67.89;H、6.96。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3417(br)、3008(w)、2924(vs)、2854(s)、1604(m)、1581(m)、1435(vs)、1373(m)、1257(w)、1219(s)、972(s)、879(s)、802(s)、717(s)、678(s)、601(s)。
【０１６２】
IRMOF-74-VIの合成:120.0mgのZn(NO3)2・4H2O(0.403mmol)及び79.0mgの連結VI(0.114mmol)を、20mLバイアル内で10mLのDMFと溶解した。バイアルを密封し、2時間超音波処理することによって、連結VIの最大溶解度を確実にした。この白色の、濁った溶液を、等温オーブン内で、100℃で加熱し、ソルボサーマル法で48時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率72%)。結果として生じる白色粉末の結晶化度を、合成されたままの化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較、それに続くマッチングを介して確認した(図12)。グラムスケールのIRMOF-74-VI結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した試料):Zn2(C46H38O6)(H2O)4に対する分析計算値:C、62.10;H、5.21。計測値:C、61.90;H、5.28。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3425(br)、3008(w)、2924(w)、2862(w)、1604(s)、1573(s)、1435(vs)、1381(m)、1211(m)、887(m)、665(w)、570(w)、524(w)。
【０１６３】
IRMOF-74-VIIの合成:96mgのMg(NO3)2・6H2O(0.375mmol)及び100mgの連結VII(0.107mmol)を、20mLバイアル内で9.0mLのDMFと溶解した。バイアルを密封し、30分間超音波処理し、次いで固体が完全に溶解するまで100℃のオーブン内で加熱した(普通20分間以内)。この熱い溶液に、0.5mLのエタノール、続いて0.5mLの脱イオン水を滴加した。次いで、バイアルを激しく回転させ、直ちに超音波処理し(2〜3秒、これより長くはない)、結果として透明な、無色の溶液が生じた。この溶液を、等温オーブン内で、120℃で加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率71%)。結果として生じる無色の粉末の結晶化度を、活性化した化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較及びそれに続くマッチングを介して確認した(図13)。グラムスケールのIRMOF-74-VII結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した試料):Mg2(C64H66O6)(H2O)9に対する分析計算値:C、67.67;H、6.79;計測値:C、67.91;H、6.59。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3410(br)、3008(w)、2924(s)、2854(s)、1604(s)、1573(s)、1435(vs)、1381(s)、1219(m)、887(m)、717(w)、671(w)、601(w)。
【０１６４】
IRMOF-74-VII-oegの合成:96mgのMg(NO3)2・6H2O(0.375mmol)及び117mgの連結VI-oeg(0.117mmol)を、20mLバイアル内で9.0mLのDMFと溶解した。バイアルを密封し、固体が完全に溶解するまで、30分間超音波処理した。この溶液に、0.6mLのエタノール、続いて0.6mLの脱イオン水を滴加した。次いで、バイアルを激しく回転させ、直ちに超音波処理すると、結果として透明な、無色の溶液が生じた。この溶液を等温オーブン内で、120℃で加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率87%)。結果として生じる無色の粉末の結晶化度を、化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較及びそれに続くマッチングを介して確認した(図14)。グラムスケールのIRMOF-74-VII-oeg結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した試料):Mg2(C66H70O14)(H2O)7に対する分析計算値:C、62.81;H、6.71;計測値:C、62.82;H、6.56。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3387(br)、2924(m)、2870(m)、1604(s)、1573(s)、1435(m)、1357(m)、1203(s)、1103(m)、933(m)、879(w)、717(w)、671(w)、601(w)、455(w)。
【０１６５】
IRMOF-74-IXの合成:96mgのMg(NO3)2・6H2O(0.375mmol)及び122mgの連結IX(0.107mmol)を、20mLバイアル内で9.0mLのDMFと溶解した。バイアルを密封し、固体が完全に溶解するまで30分間超音波処理し、次いで、120℃のオーブン内で加熱した(普通40分間)。この熱い溶液に、0.5mLのエタノール、続いて0.5mLの脱イオン水を滴加した。次いで、バイアルを激しく回転させ、直ちに超音波処理し(2〜3秒、これより長くはない)、結果として透明な、無色の溶液が生じた。この溶液を等温オーブン内で、130℃で加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率65%)。溶液が130℃のオーブン内で2時間後透明にならなかったら、10μLの濃HCl(12M)を加えることによって、不溶性の固体を溶解し、透明な溶液を形成した(溶液が反応開始前に透明にならなかった場合、結晶が生成しないことに注意されたい)。結果として生じる無色の粉末の結晶化度を、活性化した化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較及びそれに続くマッチングを介して確認した(図15)。グラムスケールのIRMOF-74-IX結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した):Mg2(C80H82O6)(H2O)5.5に対する分析計算値:C、74.65;H、7.29;計測値:C、74.39;H、7.11。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3379(br)、3008(w)、2924(s)、2854(s)、1604(s)、1573(s)、1435(vs)、1381(s)、1265(m)、1157(m)、887(s)、663(w)、601(w)、462(w)。
【０１６６】
IRMOF-74-XIの合成:6.0mgの無水MgCl2(0.063mmol)及び11mgの連結XI(0.0074mmol)を、o.d.×i.d.=10×8mm2のパイレックス(登録商標)管内に加えた。管を10mTorr未満に真空排気し、次いで窒素を充填しなおした。この工程を3回繰り返してから、3mLの無水DMFを注入した。次いで、開口部がセプタムできっちりと蓋をされたパイレックス(登録商標)管の中で、溶液を30分間超音波処理した。管を77Kでフラッシュ凍結し(LN2槽)、内部圧力20mTorrまで真空排気し、火炎密封した。密封する際に、管の長さをおよそ18cmに短くした。等温オーブン内の砂槽の中で、130℃でこの溶液を加熱し、ソルボサーマル法で24時間反応させておくと、無色の針状結晶が生成した(有機連結に基づく収率50%)。結果として生じる無色の粉末の結晶化度を、活性化した化合物の粉末回折パターンと、シミュレートした粉末回折パターンとの比較及びそれに続くマッチングを介して確認した(図16)。グラムスケールのIRMOF-74-XI結晶を、複数のスモールスケール反応からの生成物を合わせることによって得た。元素分析(活性化した):Mg2(C106H118O6)(H2O)6.5に対する分析計算値:C、76.88;H、7.98;計測値:C76.88;H、7.77。FT-IR(KBr、3500-400cm-1):3417(br)、3008(m)、2924(vs)、2854(s)、1604(m)、1573(m)、1435(vs)、1381(m)、1265(w)、887(s)、802(w)、609(w)、455(w)。
【０１６７】
走査型電子顕微鏡による画像化(SEM)
概要:合成したIRMOF-74の試料は、この物質を平坦なアルミニウム試料ホルダーに取り付けられた粘着性の炭素表面上に分散させることによって測定した。次いで、電流15mAを維持しながら、アルゴン雰囲気内、周辺温度及び気圧70mTorrで30秒間、Hummer 6.2 Sputterを使用して、試料に金コーティングした。電圧を5から10kVに加速させて、SEI及びLEI検出器の両方を使用する、JEOL JSM-6701Fスキャニング電子顕微鏡を使用して試料を分析した。それぞれ合成したIRMOFの複数の試料を調査した。試料ホルダー上に堆積された一連の粒径の完全な検査後、独自の形態だけが明らかであった。他の相の存在に対する証拠は、調査した試料では観察されなかった。IRMOF-74シリーズの、異なるスケールのSEM画像が図17〜25に提示されている:IRMOF-74-IのSEM画像(図17);IMROF-74-IIのSEM画像(図18);IMROF-74-IIIのSEM画像(図19);IMROF-74-IVのSEM画像(図20);IMROF-74-VのSEM画像(図21);IMROF-74-VIのSEM画像(図22);IMROF-74-VIIのSEM画像(図23);IMROF-74-IXのSEM画像(図24);及びIMROF-74-XIのSEM画像(図25)。
【０１６８】
粉末X線回折試験及びX線結晶学。
【０１６９】
概要:Bragg-Brentano反射形状で、NiフィルターしたCu K線の集中型放射線(1.54059Å、1.54439Å)を、1600W(40kV、40mA)パワーで利用して、粉末X線回折パターンを周辺温度及び気圧で収集した。完全なパターンプロファイルの精密化を実施することによって、最終の単位胞パラメーターの測定を行った。回折ピークの数及び広さが限られていたため、Rietveld精密化を実施することが困難であった。それにもかかわらず、容易に収束される精密化から良好なプロファイルが得られた。
【０１７０】
20のパラメーター多項式関数が、バックグラウンド補正に対して選択された。パターンプロファイルを定義するため、Thomson-Cox-Hasting pseudo Voigt関数を採用し、これを非対称補正のためのFingerらの関数と組み合わせた。IRMOF-74-VIを唯一の例外として、最初の
【化２４】
2015510490.tif 000027
【０１７１】
空間群を採用したすべての物質に対して満足な残差が得られた。回折パターンの反射条件は、
【化２５】
2015510490.tif 000028
【０１７２】
が、この化合物に対する可能な空間群であることを示唆した。したがって、この空間群を使用して、同等の結晶モデルを作り出し、プロファイル精密化を成功裏に行った。最終の結晶モデルを作り出すための実験パターンの精密化から得た単位胞パラメーターを使用して、すべての化合物に対して、形状最適化の別の作業を最後に実施した。
【０１７３】
粉末X線回折試験:すべてのIRMOF-74化合物に対して、完全なパターンのプロファイル精密化を行い、結果として満足な残差が生じた。最初のモデルと同じ
【化２６】
2015510490.tif 000029
【０１７４】
の空間群を採用したが、唯一の例外がIRMOF-74-VIであり、これに対しては、
【化２７】
2015510490.tif 000030
【０１７５】
空間群を使用した。IRMOF-74-II:a=36.121(6)Å、c=6.813(4)Å(図7)。IRMOF-74-III:a=46.283(5)Å、c=6.411(2)Å(図8)。IRMOF-74-IV:a=56.19(2)Å、c=6.838(5)Å(図9)。IRMOF-74-V:a=68.668(8)Å、c=6.801(2)Å(図10)。IRMOF-74-VI:a=76.645(3)Å、c=6.317(4)Å(図12)。IRMOF-74-VII:a=93.34(3)Å、c=6.595(2)Å(図13)。IRMOF-74-IX:a=112.82(6)Å、c=6.802(6)Å(図14)。IRMOF-74-XI:a=143.84(6)Å、c=6.563(9)Å(図15)。精密化した構造の分子式、単位胞容積、ボイド空間、及び密度を表2に提示する。
【表２】
2015510490.tif 000031
【０１７６】
IRMOF-74シリーズに対する結晶試験。Bragg Brentano反射形状で、Ni-フィルターしたCuKα線の集中型放射線を、1,600W(40kV、40mA)パワーで利用して、Vantec位置敏感型検出器(PSD)及び6°の電子ウィンドウを備え、0.2〜0.6mm放射線入射スリットが取り付けられた、D8-Advance  θ-θ回折計(Bruker)を使用して、粉末X線データを収集した。幅広刃のへらから粉末を降下させることによって、試料ホルダー上に試料を載せ、次いで試料表面をかみそり刃で平らにした。
【０１７７】
Mg-MOF-74(IRMOF-74-I)の報告された結晶構造に基づき、適当な数のフェニル環を加えることによって、IRMOF-74シリーズの結晶モデルを作り出した。次いで、エネルギー最小化を実施することによって、Forcite module of Materials Studio(v5.0.0.0、2009, Accelrys Software Inc.)において導入されたユニバーサルフォースフィールドを利用して分子の形状を最適化した。収束に到達するまで、単位胞パラメーターもまた最適化した。最初のR-3空間群を利用して、すべての物質に対して満足な残差が得られたが、唯一の例外がIRMOF-74-VIであった。反射条件は、この化合物に対する可能な空間群としてP-3を示唆した。
【０１７８】
IRMOF-74-II:a=36.121(6)Å、c=6.813(4)Å、Rp=4.44、wRp=6.40(表3及び4を参照);細孔開口の寸法(六角形の向かい合う頂点間の距離)(Å)=16.5×19.5(図26を参照)。
【表３】
2015510490.tif 000032
【表４】
2015510490.tif 000033
【０１７９】
IRMOF-74-III:a=46.283(5)Å、c=6.411(2)Å、Rp=6.26、wRp=8.57(表5及び6を参照);細孔開口の寸法(Å)=22.2×27.3(図27を参照)。
【表５】
2015510490.tif 000034
【表６】
2015510490.tif 000035
【０１８０】
IRMOF-74-IV:a=56.19(2)Å、c=6.838(5)Å、Rp=5.30、wRp=7.62(表7及び8を参照);細孔開口の寸法(Å)=28.0×32.8(図28を参照)。
【表７】
2015510490.tif 000036
【表８】
2015510490.tif 000037
【０１８１】
IRMOF-74-V:a=68.668(8)Å、c=6.801(2)Å、Rp=6.68、wRp=10.34(表9及び10を参照);細孔開口の寸法(Å)=35.2×41.1(図29を参照)。
【表９】
2015510490.tif 000038
【表１０】
2015510490.tif 000039
【０１８２】
IRMOF-74-V-hex:a=68.95(8)Å、c=6.461(8)Å、Rp=5.01、wRp=6.84(表11及び12を参照);細孔開口の寸法(Å)=35.2×41.1(図30を参照)。
【表１１】
2015510490.tif 000040
【表１２】
2015510490.tif 000041
【０１８３】
IRMOF-74-VI:a=76.64(3)Å、c=6.317(4)Å、Rp=7.04、wRp=11.13(表13及び14を参照);細孔開口の寸法(Å)=41.1×49.1(図31を参照)。
【表１３】
2015510490.tif 000042
【表１４】
2015510490.tif 000043
【０１８４】
IRMOF-74-VII:a=93.34(3)Å、c=6.595(2)Å、Rp=7.43、wRp=9.83(表15及び16を参照);細孔開口の寸法(Å)=49.4×57.5(図32を参照)。
【表１５】
2015510490.tif 000044
【表１６】
2015510490.tif 000045
【０１８５】
IRMOF-74-VII-oeg:a=93.34(3)Å、c=6.595(4)Å、Rp=7.43、wRp=9.83(表17及び18を参照);細孔開口の寸法(Å)=49.4×57.5(図33を参照)。
【表１７】
2015510490.tif 000046
【表１８】
2015510490.tif 000047
【０１８６】
IRMOF-74-IX:a=112.82(6)Å、c=6.802(6)Å、Rp=2.47、wRp=3.61(表19及び20を参照);細孔開口の寸法(Å)=60.5×71.8(図34を参照)。
【表１９】
2015510490.tif 000048
【表２０】
2015510490.tif 000049
【０１８７】
IRMOF-74-XI:a=143.84(6)Å、c=6.563(9)Å、Rp=3.74、wRp=4.95(表21及び22を参照);細孔開口の寸法(Å)=84.5×98.1(図35を参照)。
【表２１】
2015510490.tif 000050
【表２２】
2015510490.tif 000051
【０１８８】
最初のモデルの単位胞パラメーターと、PXRDパターンの精密化から得たものとの比較を、最初の結晶モデル及び精密化した結晶モデルの細孔開口の寸法と共に表23に提示する。
【表２３】
2015510490.tif 000052
【０１８９】
MAS NMR
IRMOF-74シリーズの活性化:IRMOF-74-I〜IVの合成されたままの試料を、DMFで3回洗浄してから、乾燥メタノール中に3日間浸した;この交換中に、乾燥メタノールを3回リフレッシュすることによって、水分子の配位を金属に完全に置き換えた。結果として生じるメタノール交換した試料を懸濁液としてクオーツセルに移し、溶媒をデカントした。次いで、IRMOF-74-I〜IVの試料を室温で10時間真空排気し(10-3Torr)、続いて130℃で12時間加熱することによって、メタノールを除去し、各金属上に空金属サイトを作り出した。配位メタノールの完全な除去を、活性化した試料の固体13C MAS NMRにおけるメタノールピークの不在により確認した。
【０１９０】
IRMOF-74-V〜XIの合成されたままの試料を乾燥メタノール中にそれぞれ3日間浸し、この間に活性化溶媒をデカントし、新たに3回補充することによって、水分子の配位を金属に完全に置き換えた。Tousimis Samdri PVT-3D臨界点ドライヤー内で、超臨界CO2で試料を真空排気した。このステップのために、メタノール含有試料をチャンバー内に置き、メタノールを完全に液体CO2と交換した。この交換後、試料及び液体CO2を含有するチャンバーを約40℃まで加熱し、超臨界条件(通常1300psi)で1時間一定に保持した。約40℃でCO2をチャンバーからゆっくりとベントし(およそ8時間)、多孔性物質を生成した。気体吸着分析以前に、10-5Torrの動的真空気圧で、室温で12時間試料を真空排気することによって、メタノールを除去し、各金属の上に空金属サイトを作り出した。配位メタノールの完全な除去を、活性化した試料の固体13C MAS NMRにおけるメタノールピークの不在により確認した。
【０１９１】
熱重量測定分析
すべての試料は、継続的な気流の雰囲気内で、白金パン内に保持された試料を用いて、TA Instruments Q-500シリーズ熱重量測定アナライザー上で作業した。すべてのTGA実験中、5℃分-1の一定速度で試料を加熱した。
【０１９２】
各TGAにおいて、一つのわずかな重量の減少及び一つの顕著な重量の減少が、最終のプラトーの前に観察された。最初の小さな重量%の低下は、水の蒸発及びMOFにより収集された大気混入物によるものである。各TGAにおいて明白に示された大きな重量の減少は、(ほとんどのすべてのシリーズに対して約300℃)は、フレームワーク破壊に起因する。活性化したIRMOF-74シリーズのTGAトレースは、図36〜45において提示されている:IRMOF-74-II(図36);IRMOF-74-III(図37);IRMOF-74-IV(図38);IRMOF-74-V(図39);IRMOF-74-V-hex(図40);IRMOF-74-VI(図41);IRMOF-74-VII(図42);IRMOF-74-VII-oeg(図43);IRMOF-74-IX(図44);及びIRMOF-74-XI(図45)。
【０１９３】
活性化したIRMOFの固体13C MAS NMR
4mm(外径)のジルコニアローターを有する標準的なBrukerマジック角回転(MAS)プローブを使用するBruker DSX-300分光器上で、高分解能な固体核磁気共鳴(NMR)スペクトルを周辺温度で記録した。MAS(CP/MAS)を用いた交差偏光を使用することによって、75.47MHzで13Cデータを取得した。1H及び13Cの90度パルス幅は両方とも4μsであった。CP接触時間は、1.5ms及び5msで変化させた。高いパワーの2パルス相モジュレーション(TPPM)1Hデカップリングをデータ収集中に適用した。デカップリング周波数は72kHzに対応した。MAS試料回転速度は10kHzであった。(CP/MAS)に対するスキャン間のリサイクル緩和は、化合物に応じて、3秒から20秒の間で変化したが、これは、1つのスキャンから次のスキャンで13Cの信号強度における明らかな損失が観測されなかったことにより判定された通りであった。13C化学シフトは、ゼロppmとしてのテトラメチルシランに対して与えられ、2次的参照として、37.77ppmに帰属されたアダマンタンのメチレン炭素信号を使用して較正される。
【０１９４】
IRMOF-74-IXは、IRMOF-74シリーズの活性化及び構造的完全性を分析するための13C CP/MAS NMRの使用法を実証するための具体例として選ばれた。活性化したIRMOF-74-IXの13C CP/MAS NMRスペクトルは、174.8、166.1及び118.6において共鳴を示し、これらは、対応する有機連結スペクトルにおいて、これらの元のポジションである176.0、151.7、及び109.4からそれぞれ有意にシフトした(図46)。これは、カルボキシ基及びヒドロキシル基の両方が配位に関わったことを示唆し、親IRMOF-74-I並びに残りのIRMOFにおいても同様に観察された。さらに、IRMOFの活性化のために使用されたいずれのメタノール又はDMFに対しても共鳴は観察されず、これは、IRMOF-74-IXが完全にそのゲストフリー形態であることを示唆している。活性化したIRMOF-74シリーズ全体及びこれらの相当する遊離の有機連結の両方に対する13Cの共鳴が表24に列挙されている。
【表２４】
2015510490.tif 000053
【０１９５】
気体吸着測定
Ar吸着分析:50〜100mgの活性化したIRMOF-74を用いて、Autosorb-1自動式容量ガス吸着測定分析装置(Quantachrome、Boynton Beach、FL)上で、87KでAr等温線を記録した。得た等温線は、気体の吸着した量が気圧にプロットされているもので、この等温線から、BET及びLangmuirモデルに基づきIRMOF-74の特定の表面積を計算している。加えて、細孔サイズ分布及び細孔容積が取得可能である。複数の測定(3回以上)を、様々な重量を有する各IRMOFの異なるバッチに対して実施し、±5%の誤差で再現可能な結果を得た。極めて高純度等級のAr及びHe気体をすべての吸着測定において使用した。液体アルゴン槽(87K)を使用してAr(87K)等温線を測定した。IRMOF-74シリーズのAr等温線は、図47〜57に提示されている:IRMOF-74-I(図47);IRMOF-74-II(図48);IRMOF-74-III(図49);IRMOF-74-IV(図50);IRMOF-74-V(図51);IRMOF-74-V-hex(図52);IRMOF-74-VI(図53);IRMOF-74-VII(図54);IRMOF-74-VII-oeg(図55);IRMOF-74-IX(図56);及びIRMOF-74-XI(図57)。
【０１９６】
BET及びLangmuirの表面積並びにIRMOFの細孔容積の概要が表25に提示されている。
【表２５】
2015510490.tif 000054
【０１９７】
包含試験
一般的方法:ビタミン-B12及びミオグロビン(ウマの心臓由来、≧90%(SDS-Page)、本質的に塩を含まない、凍結乾燥された粉末)をSigma Aldrich Chemical Co.から購入した。金属有機多面体(MOP-18)を合成し、これまでに報告された手順により活性化した。メタノール(HPLC等級)をEMD Scienceから購入した。クロロホルム(HPLC等級、ペンタン安定化)をFisher Scientific International Inc.から購入した。緑色蛍光性タンパク質(GFP)(分子量:27 kDa.手順:(http:)www.uniprot.org/uniprot/P42212)及び0.1 Mリン酸塩緩衝剤溶液(PBS)(pH7.4)。1cmのHellmaクオーツ光学セルを使用して、Shimadzu UV1800で紫外可視分光光度(UV-Vis)の測定を実施した。誘導結合プラズマ発光分光(ICP-OES)の測定をThermo Jarrell Ash IRIS 1000ICP-OES上で行った。Mg、Co、Cu、及びFeのICP-OESのための基準となる1000ppm標準液を、Fisher Scientific International Inc.から購入した。共焦点顕微鏡画像化を、Leica TCS-SP1 Confocal Microscope上で実施した。
【０１９８】
IRMOF-74-IV、IRMOF-74-V、IRMOF-74-VIIoeg及びIRMOF-74-IXの細孔の開口を介したビタミン-B12、MOP-18、ミオグロビン(Mb)、及び緑色蛍光性タンパク質(GFP)の包含をそれぞれ吸光分光光度技術によりモニターした。ビタミン-B12(Sigma Aldrich、≧98.5%、メタノール中0.11mM)、MOP-18(これまでに報告された手順により合成、ref.30)、ミオグロビン(Sigma Aldrich、ウマの心臓由来、≧90%)及び緑色蛍光性タンパク質(GFP)の溶液を、吸光度が各分子の特徴的波長において1以下となるように調製した。一般的に、10mgの適当なサイズの、新たに活性化したIRMOF-74を、包含対象種の溶液中に浸した。この溶液の上清を抽出し、1cmのHellmaクオーツ光学セルの中に置き、UV-visスペクトルを、Shimadzu、UV1800分光光度計上で300から800nmまで記録した。各測定後、溶液を元の混合物に戻し、吸光度が一定のままになるまで(平衡に到達したことを示唆している)この手順を周期的に繰り返した。観察された吸光度の最初の低下は、IRMOF-74結晶により分子が包含されたことを示した。対照実験として、包含対象種よりも小さな細孔開口を有するIRMOFを同様の方式で試験することによって、UV-Visスペクトルにおいて証明される吸光度を低下させる要因となる表面付着を除外する。これらスペクトルのばらつきは、異なるバッチを試験した場合再現可能であった。さらに、細孔内に含まれる分子の量を定量化するために、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP-OES)測定を、金属含有分子に対してThermo Jarrell Ash IRIS 1000 ICP-OES上で行った。[Mg]/[Co]の比(VB12⊂IRMOF-74-IVに対して)、[Mg]/[Cu](MOP-18⊂IRMOF-74-Vに対して)及び[Mg]/[Fe](Mb⊂IRMOF-74-VIIoegに対して)を評価した。IRMOF1つ当たりに含まれる分子の相当数を計算すると以下のようになった:IRMOF-74-IVの単位胞2個当たりVB12分子1個、IRMOF-74-Vの単位胞6個当たりMOP-18 1個、及びIRMOF-74-VII-oegの単位胞5個当たりMb1個。
【０１９９】
ビタミン-B12(メタノール中0.11mM)、MOP-18(クロロホルム中0.01mM)、ミオグロビン(0.1Mリン酸塩緩衝剤中6.6μM)、及びGFP(0.1Mリン酸塩緩衝剤中3.3μM)を包含し、続いてUV-Vis分光光度法を行った。IRMOFの存在下でのこれらの溶液の濃度の低下は、細孔内へのこれらの包含を示した。異なる濃度の包含対象種及び異なる量のIRMOF-74を使用する複数の実験を行い、包含の再現性を実証した。より小さな細孔開口又は異なる細孔環境を有するIRMOFについての対照実験により、粒間領域での表面付着又は包含の可能性を排除した。
【０２００】
ビタミン-B12のIRMOF-74-IVへの包含:ビタミン-B12(VB12)分子のIRMOF-74-IVへの包含を、UV-Vis分光光度法を介してモニターした。10mgの新たに活性化したIRMOF-74-IVをVB12(1.1×10-4M)溶液に加え、室温で撹拌した。2mLのVB12の上清溶液を抽出し、続いて分析して、スペクトルを得た(300〜700nm)。測定後、溶液を混合物に戻し、2日の期間にわたりこの手順を複数回繰り返した。図58は、選択された波長(αβバンド;λ=549nm)での時間の関数として、吸光度の低下を描写している。吸光度の低下は、VB12分子のIRMOFへの包含に起因し、約24時間後飽和に到達する。さらに、対照実験を、VB12のサイズより小さな細孔開口を有するIRMOF-74-IIIに対して実施した。吸光度において低下は観察されず、少なくとも28時間一定のままであったことは、以前に観察された低下が、粒間領域内の表面付着又は包含の結果ではなかったことを示唆した。
【０２０１】
VB12⊂IRMOF-74-IVの洗浄及び乾燥した試料の誘導結合プラズマ発光分光法(ICP-OES)の追加の実験は、[Mg]/[Co]の比=32という結果だった。この比は、IRMOF-74-IVの単位胞2個当たりVB12分子1個に相当する。この値は、さらにVB12分子がIRMOF-74-IVの細孔内に含まれているという事実を支持する。VB12⊂IRMOF-74-IV上に記録されたPXRD(図59)は、構造的フレームワークの結晶化が、包含が生じた後に維持されることを実証している。
【０２０２】
MOP-18のIRMOF-74-Vへの包含:VB12に対して上記に記載されている手順と同様に、UV-Vis分光光度法を使用して、MOP-18のIRMOF-74-Vへの包含工程を実施した。310nmに集中した、時間の関数としてのMOP-18溶液の吸光度の低下が明らかに観察された。これにより、包含工程に対する強い証明が得られる(図60)。細孔開口がMOP-18よりも小さなIRMOF-74Dの存在下で、MOP-18溶液の吸光度は、35時間超の間比較的に一定のままである(図60)。
【０２０３】
洗浄及び乾燥したMOP-18⊂IRMOF-74-V試料のICP-OES測定から、IRMOF-74-Vの単位胞6個当たりMOP-18 1個に相当する、比[Mg]/[Cu]=5.4が得られた。さらに、MOP-18⊂IRMOF-74-Vに対して記録されたPXRDにより証明されるように(図61)、構造的フレームワークの結晶化は包含工程全体を通して維持されている。加えて、87KでのAr吸着等温線をMOP-18⊂IRMOF-74-Vの乾燥した試料に対して測定した(図62)。計算したBET表面積及び細孔容積は、包含前の2230m2・g-1及び1.89cm3・g-1から、包含後の580m2・g-1及び0.35cm3・g-1にそれぞれ低下した。ステップ圧P/P0=0.33からP/P0=0.30へのシフトダウンは、細孔サイズの低下を示した。これはMOP-18のIRMOF-74-Vの細孔への包含をさらに証明している(図63)。
【０２０４】
ミオグロビンのIRMOF-74-VII-oegへの包含:上記と同様に、10mgの新たに活性化したIRMOF-74-VII-oegを、0.1Mリン酸塩緩衝剤溶液(PBS)中で調製したミオグロビン溶液(6.6×10-6M)に加えた。この懸濁液を室温で周期的に回転させた。上清のUV-Visスペクトル(600-250nm)を、409nmでSoretバンドの低下をモニターするために、異なる時間点で記録した。飽和に到達する時間を約60時間後証明した(図65)。VB12及びMOP-18の包含と同様に、疎水性の性質を得るようにその細孔を調整したIRMOF-74-VII-hexを用いて、対照実験を実施した。IRMOF-74-VII-hexは、IRMOF-74-VII-oegよりわずかに大きな細孔サイズを有するにもかかわらず、疎水性の性質が、ミオグロビンの親水性表面をはじき、時間経過と共に吸光度の極めてわずかな低下が結果として生じた。これは、所望の分子を含むための細孔環境をより良好に調整する能力を実証している。
【０２０５】
Mbは、Feを有する活性サイトで構成されるので、ICP-OES測定を、Mb⊂IRMOF-74-VII-oegの洗浄及び乾燥した試料に実施した。IRMOF-74-VII-oegの単位胞5個当たりMb1個に相当する、[Mg]/[Fe]=84の比が測定された。さらに、Mb⊂IRMOF-74-VII-oegに対して記録されたPXRDパターンは、化合物が包含工程後その結晶化度を保持することを示している(図65)。
【０２０６】
緑色蛍光性タンパク質のIRMOF-74-IXへの包含:IRMOF-74-IXの細孔開口は、特徴的なバレル形状の構造を有し、多種多様な条件で極めて安定している緑色蛍光性タンパク質(GFP)の包含に対して十分なサイズである。同様に、包含工程をUV-Vis分光光度法でモニターした;選択された波長(489nm)での上清の吸光度の低下をモニターし、60時間を超えた後、飽和が観察された。その疎水性の細孔環境はIRMOF-74-IXと同一であるにもかかわらずこれより小さいIRMOF-74-V-hexを使用して、対照実験も行った。IRMOF-74-V-hexの存在下で、GFP溶液の吸光度は、30時間超の間比較的一定のままであった(図66)。残りの包含試験がそうであるように、GFP⊂IRMOF-74-IX試料に対して記録されたPXRDにより証明される通り、包含工程全体を通してIRMOF-74-IXはその結晶化度を維持した(図67)。
【０２０７】
GFPの有利な特徴は、それがその天然の折り畳まれた構造である場合、目視可能な緑色の蛍光を放出することができることである。したがって、共焦点顕微鏡を採用して、GFPが、IRMOF-74-IX内に含まれた場合、その二次構造へのいずれかの立体配座変化の対象となるかどうか調べた。GFP⊂IRMOF-74-IXをスキャニングする前に、上清が無色になるまで試料を新鮮なPBSで洗浄することによって、表面吸着したGFPを完全に除去した。得られたIRMOF-74-IX及びGFP⊂IRMOF-74-IXの画像は図68で提示されている。GFP⊂IRMOF-74-IX粒子は、強い緑色の蛍光を示し、これは、タンパク質の変性なしで、包含工程が生じたことを示唆している。
【０２０８】
本開示のいくつかの実施形態が記載されている。しかしながら、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正を行い得ることを理解されたい。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【国際調査報告】
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2015510490.tif 000133
2015510490.tif 000134
2015510490.tif 000135
2015510490.tif 000136
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