(57)【要約】【課題】  核酸等のバイオマテリアルの無機材料への固定化を効率よく行う技術を提供する。【解決手段】  一般式（１）【化１】2005225789.tif 000032（式中、Ｘは、アルコキシ基又はハロゲン原子を表す。Ｒ1は、置換基を有していてもよい、アルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を表す。ｍは、１〜３の整数を表す。ｎは、２〜２０の整数を表す。Ｙは、N−ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル残基等の活性エステル残基を表す。）で表されるシランカップリング剤および、これを用いた無機材料のシラン化方法、および、アミノ化合物の固定化方法。【選択図】図１
2005225789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性エステル残基を有するシランカップリング剤。
【請求項２】
一般式（１）
【化１】
2005225789.tif 000022
（式中、Ｘは、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ1は、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を表し、ｍは１〜３の整数を表し、ｎは２〜２０の整数を表し、Ｙは活性エステル残基を表す。）
で表されるシランカップリング剤。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記活性エステル残基は、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル残基、N−ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル残基、ｏ−ニトロフェニルエステル残基、ｍ−ニトロフェニルエステル残基、ｐ−ニトロフェニルエステル残基、３，４−ジヒドロ−3−ヒドロキシ−4−オキソ−１，２，３−ベンゾトリアジンエステル残基、ぺンタフルオロフェニルエステル残基、４−スルホ−２，３，５，６−テトラフルオロフェニルエステル残基、１−ヒドロキシベンゾトリアゾールエステル残基からなる群から選ばれる一つであるシランカップリング剤。
【請求項４】
一般式（２）
【化２】
2005225789.tif 000023
（式中、Ｘは、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ1は、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を表し、ｍは１〜３の整数を表し、ｎは２〜２０の整数を表す。）
で表されるシランカップリング剤。
【請求項５】
一般式（３）
【化３】
2005225789.tif 000024
（式中、ｎは２〜２０の整数を表す。）
で表される化合物に、一般式：ＹＣＯＹまたは一般式：ＹＨで表される化合物
（式中、Ｙは、エステル残基を表す。）を作用させて得られる生成物に一般式（８）
【化４】
2005225789.tif 000025
（式中、Ｘは、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ1は、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を表し、ｍは１〜３の整数を表す。）
で表されるシラン化合物を作用させて、一般式（１）
【化５】
2005225789.tif 000026
（式中、Ｘ、Ｒ1、ｍ、ｎ及びＹは、前記と同じ意味を表す。）
で表されるシランカップリング剤を製造する方法。
【請求項６】
一般式（３）
【化６】
2005225789.tif 000027
（式中、ｎは２〜２０の整数を表す。）
で表される化合物に、炭酸Ｎ，Ｎ’−ジスクシンイミジル又はN−ヒドロキシスクシンイミドを作用させて得られる生成物に一般式（８）
【化７】
2005225789.tif 000028
（式中、Ｘは、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ1は、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を表し、ｍは１〜３の整数を表す。）
で表されるシラン化合物を作用させて、一般式（２）
【化８】
2005225789.tif 000029
（式中、Ｘ、Ｒ1、ｍ及びｎは、前記と同じ意味を表す。）
で表されるシランカップリング剤を製造する方法。
【請求項７】
一般式（９）
【化９】
2005225789.tif 000030
（式中、Ｙは、活性エステル残基を表し、ｎは２〜２０の整数を表し、Ｍは担体を表す。）
で表される基を表面に持つアミノ化合物固定用担体。
【請求項８】
請求項１に記載の一般式（１）で表されるシランカップリング剤により、表面修飾されたアミノ化合物固定用担体。
【請求項９】
請求項１に記載の一般式（１）で表されるシランカップリング剤により、担体表面をシラン化する方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載のアミノ化合物固定用担体に、アミノ化合物を固定化する方法。
【請求項１１】
一般式（１１）
【化１０】
2005225789.tif 000031
（式中、Ｑは、有機基を表し、ｎは２〜２０の整数を表し、Ｍは担体を表す。）
で表される基を表面に有するアミノ化合物固定化担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シランカップリング剤に関し、特に、バイオマテリアルの無機材料への固定化に用いられるシランカップリング剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
核酸、抗体、たんぱく質などのバイオマテリアルを、ガラスやシリコンウエハ等の無機材料基板に共有結合にて固定化する技術は、ゲノム解析やプロテオーム解析の分野で有用である。
【０００３】
特許文献１に記載の方法では、まず、チオール基を有するシランカップリング剤（MDS；メルカプトメチルジメチルエトキシシラン、MTS；３−メルカプトピロピルトリメトキシシラン）により、無機材料基板表面にチオール基を形成する。次に、この基板に、チオール基と反応性の高いマレイミド基と、アミノ基と反応性の高いスクシンイミジル基とを有する2官能性架橋剤（GMBS；Ｎ−（γ−マレイミドブチリロキシ）スクシンイミド）を作用させる。これにより、アミノ基と反応性が高いスクシンイジミル基が基板表面に形成される。この基板に、核酸等を、必要に応じてアミノ基を導入した後、作用させ、固定化する。
【０００４】
【特許文献１】米国特許５０７７２１０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術では、基板表面を核酸等が固定化できる状態にするまでに、チオール基を形成する処理とスクシンイミジル基を形成する処理との２段階の処理が必要である。したがって、固定化の処理が煩雑となり効率が悪い。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、核酸等のバイオマテリアルの固定化を効率よく行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明のシランカップリング剤は、活性エステル残基を有するシランカップリング剤である。
【０００８】
請求項２に係る発明のシランカップリング剤は、一般式（１）
【０００９】
【化１１】
2005225789.tif 000003
【００１０】
（式中、Ｘは、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ1は、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を表し、ｍは１〜３の整数を表し、ｎは２〜２０の整数を表し、Ｙは活性エステル残基を表す。）で表されるシランカップリング剤である。
【００１１】
請求項３に係る発明のシランカップリング剤は、請求項１または２において、前記活性エステル残基は、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル残基、N−ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル残基、ｏ−ニトロフェニルエステル残基、ｍ−ニトロフェニルエステル残基、ｐ−ニトロフェニルエステル残基、３，４−ジヒドロ−3−ヒドロキシ−4−オキソ−１，２，３−ベンゾトリアジンエステル残基、ぺンタフルオロフェニルエステル残基、４−スルホ−２，３，５，６−テトラフルオロフェニルエステル残基、１−ヒドロキシベンゾトリアゾールエステル残基からなる群から選ばれる一つであるシランカップリング剤である。
【００１２】
請求項４に係る発明のシランカップリング剤は、一般式（２）
【００１３】
【化１２】
2005225789.tif 000004
【００１４】
（式中、Ｘは、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ1は、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を表し、ｍは１〜３の整数を表し、ｎは２〜２０の整数を表す。）で表されるシランカップリング剤である。
【００１５】
請求項５に係る発明のシランカップリング剤を製造する方法は、一般式（３）
【００１６】
【化１３】
2005225789.tif 000005
【００１７】
（式中、ｎは２〜２０の整数を表す。）
で表される化合物に、一般式：ＹＣＯＹまたは一般式：ＹＨで表される化合物
（式中、Ｙは、エステル残基を表す。）を作用させて得られる生成物に一般式（８）
【００１８】
【化１４】
2005225789.tif 000006
【００１９】
（式中、Ｘは、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ1は、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を表し、ｍは１〜３の整数を表す。）で表されるシラン化合物を作用させて、一般式（１）
【００２０】
【化１５】
2005225789.tif 000007
【００２１】
（式中、Ｘ、Ｒ1、ｍ、ｎ及びＹは、前記と同じ意味を表す。）で表されるシランカップリング剤を製造する方法である。
【００２２】
請求項６に係る発明のシランカップリング剤を製造する方法は、一般式（３）
【００２３】
【化１６】
2005225789.tif 000008
【００２４】
（式中、ｎは２〜２０の整数を表す。）で表される化合物に、炭酸Ｎ，Ｎ’−ジスクシンイミジル又はN−ヒドロキシスクシンイミドを作用させて得られる生成物に一般式（８）
【００２５】
【化１７】
2005225789.tif 000009
【００２６】
（式中、Ｘは、アルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Ｒ1は、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を表し、ｍは１〜３の整数を表す。）で表されるシラン化合物を作用させて、一般式（２）
【００２７】
【化１８】
2005225789.tif 000010
【００２８】
（式中、Ｘ、Ｒ1、ｍ及びｎは、前記と同じ意味を表す。）で表されるシランカップリング剤を製造する方法である。
【００２９】
請求項７に係る発明のアミノ化合物固定用担体は、一般式（９）
【００３０】
【化１９】
2005225789.tif 000011
【００３１】
（式中、Ｙは、活性エステル残基を表し、ｎは２〜２０の整数を表し、Ｍは担体を表す。）
で表される基を表面に持つアミノ化合物固定用担体である。
【００３２】
請求項８に係る発明のアミノ化合物固定用担体は、請求項１に記載の一般式（１）で表されるシランカップリング剤により、表面修飾されたアミノ化合物固定用担体である。
【００３３】
請求項９に係る発明の担体をシラン化する方法は、請求項１に記載の一般式（１）で表されるシランカップリング剤により、担体表面をシラン化する方法である。
【００３４】
請求項１０に係る発明のアミノ化合物を固定化する方法は、請求項７または８に記載のアミノ化合物固定用担体に、アミノ化合物を固定化する方法である。
【００３５】
請求項１１に係る発明のアミノ化合物固定化担体は、一般式（１１）
【００３６】
【化２０】
2005225789.tif 000012
【００３７】
（式中、Ｑは、有機基を表し、ｎは２〜２０の整数を表し、Ｍは担体を表す。）で表される基を表面に有するアミノ化合物固定化担体である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、新規なシランカップリング剤、その製造方法、それを用いた無機材料等のシラン化方法、及びアミノ化合物の固定化技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明のシランカップリング剤は、前記一般式（１）で表される化合物である。
【００４０】
一般式（１）中、Ｘは、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基等の直鎖又は分岐状のアルコキシ基；フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を表す。
【００４１】
これらの中でも、Ｘは、アルコキシ基であるのが好ましい。また、Ｃ１〜Ｃ６のアルコキシ基であるのが好ましく、メトキシ基、エトキシ基であるのがより好ましい。
【００４２】
Ｒ1は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｎ−ヘキシル基等の直鎖又は分岐状のアルキル基；ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、１−プロペニル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基等の直鎖又は分岐状のアルケニル基；エチニル基、１−プロピニル基、２−プロピニル基、１−ブチニル基、２−ブチニル等の直鎖又は分岐状のアルキニル基を表す。また、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；ホルミル基、アセチル基等のアシル基；等の置換基を有していてもよい。これらの中でも、Ｒ1は、Ｃ１〜Ｃ６のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ６のアルケニル基又はＣ２〜Ｃ６アルキニル基が好ましく、Ｃ１〜Ｃ６のアルキル基がより好ましい。またＣ１〜Ｃ６のアルキル基の中でも、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
【００４３】
ｍは、１〜３の整数を表す。無機材料等の表面への導入が容易となる点から、ｍはその数が大きいほど好ましい。
【００４４】
ｎは、整数を表す。出発原料の入手の容易さの点から、２〜２０の整数であることが好ましく、２〜１５の整数であることがより好ましい。
【００４５】
Ｙは、活性エステル残基を表す。活性エステル残基とは、アミノ基と酸アミド結合を形成できるようにあらかじめ活性化されたエステルの残基のことである。
【００４６】
活性エステル残基としては、下記式に示すように、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル残基、N−ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル残基、ｏ−ニトロフェニルエステル残基、ｍ−ニトロフェニルエステル残基、ｐ−ニトロフェニルエステル残基、３，４−ジヒドロ−3−ヒドロキシ−4−オキソ−１，２，３−ベンゾトリアジンエステル残基、ぺンタフルオロフェニルエステル残基、４−スルホ−２，３，５，６−テトラフルオロフェニルエステル残基、１−ヒドロキシベンゾトリアゾールエステル残基等を挙げることができる。これらの中でも、N−ヒドロキスクシンイミドエステル残基が好ましい。
【００４７】
【化２１】
2005225789.tif 000013
【００４８】
一般式（１）で表される化合物の具体例としては、２−トリメトキシシリル−メタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、３−トリメトキシシリル−プロピオン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、３−トリメトキシシリル−２−メチルプロピオン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、３−トリメトキシシリル−２，２−ジメチルプロピオン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、４−トリメトキシシリル−ブタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、４−トリメトキシシリル−３−メチルブタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、４−トリメトキシシリル−３，３−ジメチルブタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、５−トリメトキシシリル−ペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、５−トリメトキシシリル−２−メチルペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、５−トリメトキシシリル−２，２−ジメチルペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、５−トリメトキシシリル−３−メチルペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、６−トリメトキシシリル−ヘキサン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、７−トリメトキシシリル−ヘプタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、４−トリクロロシリル−ブタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、５−トリクロロシリル−ペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、６−トリクロロシリル−ヘキサン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、７−トリクロロシリル−ヘプタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル等を挙げることができる。
【００４９】
［製造方法］次に、本発明のシランカップリング剤の製造方法について説明する。本発明のシランカップリング剤は、基本的には次の2つのステップにより製造することができる。
【００５０】
（第１のステップ）
【００５１】
【化２２】
2005225789.tif 000014
【００５２】
まず、一般式（３）で表される二重結合を有するカルボン酸と一般式（４）で表される炭酸化合物とを、非プロトン性溶媒中、塩基の存在下で反応させ一般式（５）で表されるエステル化合物を得る。
【００５３】
式中、ｎ及びＹは、前記一般式（１）中の、ｎ及びＹと同じ意味を表す。
【００５４】
二重結合を有するカルボン酸（３）としては、例えば、２−プロペン酸、３−ブテン酸、４−ペンテン酸、５−ヘキセン酸等が挙げられる。
【００５５】
炭酸化合物（４）としては、例えば、炭酸Ｎ，Ｎ’−ジスクシンイミジル等を挙げることができる。カルボン酸（３）及び炭酸化合物（４）は、それぞれ市販のものを用いることができる。
【００５６】
炭酸化合物（４）の使用量は、反応を円滑に進行させる観点から、カルボン酸（３）１モルに対して１〜５モルの範囲、好ましくは１〜２モルの範囲である。
【００５７】
この反応に用いられる溶媒は、非プロトン性であれば特に制限はないが、好ましくは、極性溶媒である。非プロトン性の極性溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、１，３−ジメトキシエタン、１，４−ジオキサン等のエーテル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセタミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド（ＨＭＰＴ）等のアミド類；ジクロロメタン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトニトリル等が挙げられる。これらの溶媒は、単独あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００５８】
塩基としては、有機塩基又は無機塩基の使用が可能である。その具体例としては、ナトリウムエトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウム  ｔ−ブトキシド、マグネシウムメトキシド、マグネシウムエトキシド等の金属アルコキシド類；トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、１，４−ジアザビシクロ[２，２，２]オクタン（ＤＡＢＣＯ）、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）、１，４−ジアザビシクロ[５，４，０]ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）等の有機塩基；ｎ−ブチルリチウム、ｓｅｃ−ブチルリチウム、ｔ−ブチルリチウム等の有機リチウム化合物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩；等が挙げられる。これらの中でも、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等の三級アミンが好ましく、トリエチルアミンがより好ましい。これらの塩基は単独、あるいは二種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００５９】
塩基の使用量は、炭酸化合物（４）１モル対して１〜２モルの範囲から適宜選択して使用することができる。
【００６０】
反応温度は、室温〜溶媒の沸点の温度までの範囲であるが、好ましくは室温である。
【００６１】
また、第１のステップの他の方法として、二重結合を有するカルボン酸（３）と一般式（７）で表されるアルコールとを、非プロトン性溶媒中、脱水剤を用いて反応させるようにしてもよい。
【００６２】
【化２３】
2005225789.tif 000015
【００６３】
式（７）中、Ｙは、一般式（１）中の、Ｙと同じ意味を表す。アルコール（７）としては、例えば、N−ヒドロキシスクシンイミド、N−ヒドロキシスルホスクシンイミド、ｐ−ニトロフェノール、３，４−ジヒドロ−3−ヒドロキシ−4−オキソ−１，２，３−ベンゾトリアジン、ぺンタフルオロフェノール、４−スルホ−２，３，５，６−テトラフルオロフェノール、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール等が挙げられる。これらは、市販のものを用いることができる。
【００６４】
この反応に用いられる溶媒は、非プロトン性であれば特に制限はないが、好ましくは、極性溶媒である。非プロトン性の極性溶媒としては、ジエチルエーテル、ＴＨＦ、１，３−ジメトキシエタン、１，４−ジオキサン等のエーテル類；ＤＭＦ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセタミド、ＨＭＰＴ等のアミド類；ジクロロメタン、ＤＭＳＯ、アセトニトリル等が挙げられる。これらの溶媒は、単独あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００６５】
用いられる脱水剤としては、縮合反応の脱水剤として作用するものであれば特に制限はないが、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド（DCC）、1−エチル−3−（3−ジメチルアミノプロピル）−カルボジイミド（EDC）、1−エチル−3−（3−ジメチルアミノプロピル）−カルボジイミド塩酸塩（EDC-HCl）等を用いることができる。これらの脱水剤は、単独あるいは２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００６６】
脱水剤の使用量は、アルコール（７）１モルに対して、０．５〜過剰モルの範囲で適宜選択することができ、好ましくは１〜３モルの範囲である。
【００６７】
反応温度は、室温〜溶媒の沸点の温度までの範囲であるが、好ましくは室温である。
【００６８】
また、第１のステップの他の方法として、カルボン酸（３）を塩化チオニル、臭化チオニル等のチオニルハライド等を用いて酸ハライドとした後、アルコール（７）と塩基の存在下で反応させ、エステル（５）を得るようにしてもよい。
【００６９】
塩基としては、有機塩基又は無機塩基の使用が可能である。その具体例としては、ナトリウムエトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウム  ｔ−ブトキシド、マグネシウムメトキシド、マグネシウムエトキシド等の金属アルコキシド類；トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、ＤＡＢＣＯ、ＤＭＡＰ、ＤＢＵ等の有機塩基；ｎ−ブチルリチウム、ｓｅｃ−ブチルリチウム、ｔ−ブチルリチウム等の有機リチウム化合物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩；等が挙げられる。これらの中でも、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等の三級アミンが好ましく、トリエチルアミンがより好ましい。これらの塩基は単独、あるいは二種以上を組み合わせて使用することもできる。塩基の使用量は、アルコール（７）１モル対して１〜２モルの範囲から適宜選択して使用することができる。
【００７０】
反応温度は、室温〜溶媒の沸点の温度までの範囲であるが、好ましくは室温である。
【００７１】
以上、エステル（５）を得る第１のステップについて説明した。なお、反応終了後は、通常の有機合成の手法により、単離・精製を行い、目的物のエステル（５）を得ることができる。
【００７２】
（第２のステップ）次に第２のステップについて説明する。
【００７３】
【化２４】
2005225789.tif 000016
【００７４】
第２のステップでは、上記第１のステップで得られたエステル（５）と一般式（８）で表されるシラン化合物とを、触媒の存在下で反応させ、一般式（１）で表される化合物を得る。
【００７５】
式（８）中、Ｘ、Ｒ１及びｍは、一般式（１）中の、Ｘ、Ｒ１及びｍと同じ意味を表す。
【００７６】
シラン化合物（８）としては、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、クロロジメチルシラン、クロロジエチルシラン、ジクロロメチルシラン、ジクロロエチルシラン、トリクロロシラン等が挙げられる。これらの中でも、トリメトキシシラン、クロロジメチルシラン、ジクロロメチルシランが好ましい。これらのシラン化合物（８）は、市販のものを用いることができる。
【００７７】
シラン化合物（８）の使用量は、エステル（５）１モルに対して、１〜過剰モル、好ましくは１〜５モルの範囲である。一般式（８）のシラン化合物は、不活性化しやすいので、過剰に用いるとよい。
【００７８】
用いられる触媒としては、例えば、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物、無水塩化白金（ＩＶ）酸、Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ錯体（ＲｈＣｌ｛Ｐ（Ｃ６Ｈ５）３｝３）、白金（０）１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体等、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ等の遷移金属触媒が挙げられる。これらの中でも、塩化白金（ＩＶ）酸六水和物や白金（０）１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体を好ましく用いることができる。触媒の使用量は、反応が効率良く進行する程度の範囲で適宜選択できるが、通常、エステル（５）１重量部に対して、０．００１〜０．０２重量部の範囲である。
【００７９】
反応温度は、室温〜沸点の温度までの範囲であり、好ましくは室温である。
【００８０】
反応終了後は、通常の有機合成の手法により、単離・精製を行い、目的物を得ることができる。目的物の構造は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、プロトン核磁気共鳴スペクトル（１Ｈ−ＮＭＲ）、質量スペクトル等の各種スペクトルの測定等を行うことにより決定することができる。また、種々の公知若しくは市販の液体クロマトグラフ、ガスクロマトグラフ等を用いることにより、目的物の収率及び純度を決定することが可能である。
【００８１】
上記のようにして製造される一般式（１）で表されるシランカップリング剤は、例えば、ガラスやシリコンウエハのような表面にシラノール基を有する無機物質基板に、核酸や蛋白質、抗体などの生体関連有機分子を固定化するのに用いることができる。すなわち、ゲノム解析やプロテオーム解析の分野において利用でき、核酸（DNA）や蛋白質などの生体分子の検出法として利用されるDNAチップやプロテインチップ（イムノチップ）などのマイクロアレイにおいて、有用となる。
【００８２】
また、工業的なシランカップリング剤の主な用途である複合材料の改質剤としても使用できる。すなわち、無機物と有機化合物を結びつけることができるので、表面改質剤としてフィラーの疎水化、及び分散性の向上、その他有機樹脂の改質等に用いることができる。また、材料の物理強度や耐水性、接着性の向上のために用いことができる。
【００８３】
［無機物質からなる担体表面のシラン化処理］以下に、本発明のシランカップリング剤の用途の一例として、無機物質からなる担体表面を、本発明のシランカップリング剤を用いてシラン化（表面修飾）する処理について説明する。
【００８４】
【化２５】
2005225789.tif 000017
【００８５】
式（９）中、Ｙ及びｎは、一般式（１）中の、Ｙ及びｎと同じ意味を表す。また、Ｍは、担体を表す。
【００８６】
シラン化処理される担体としては、本発明のシランカップリング剤により、表面がシラン化されるものであれば特に制限はない。例えば、ガラス、シリカ（ＳｉＯ２）、シリコンウエハ、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、タルク、クレー、アルミニウム、鉄、マイカ、アスベスト、酸化チタン、酸化鉄、石英等が挙げられる。
これらの中でも、ガラス、シリコンウエハ等の表面にシラノール基を有するものが好ましい。
【００８７】
なお、シリコンウエハは、自然酸化膜が形成されていればシラノール基を表面に有するが、熱酸化処理することにより、表面にシラノール基を形成させることもできる。また、窒化珪素膜を表面に有するシリコンウエハを用いることもできる。
【００８８】
また、担体の形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択できる。例えば、シート状、ハニカム状、ファイバー上、ビーズ状、粉状等のものが挙げられる。
【００８９】
担体表面のシラン化の方法は、例えば、以下（方法１〜３）のようにして行うことができる。なお、通常のシランカップリング剤を用いてシラン化する方法を用いることもできる。
【００９０】
（方法１）担体を、シランカップリング剤を溶解させた溶媒で処理した後、加熱処理を行う。
【００９１】
溶媒としては、メタノール、エタノール、ブチルアルコール、プロピルアルコール等のアルコールと、酢酸水溶液、塩酸水溶液等の酸水溶液との混合溶媒を用いることができる。これらの中でも、エタノールと酢酸水溶液との混合溶液を好ましく用いることができる。酸水溶液の酸の濃度は、通常、０．０１〜１０ｍＭ、好ましくは０．５〜２ｍＭである。酸水溶液の混合割合は、混合溶媒全体１００重量部に対して、０．５〜９０重量部、好ましくは１０〜８０重量部である。
【００９２】
溶媒中のシランカップリング剤の濃度は、溶媒に対して０．０１〜３０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％である。
【００９３】
担体の表面全体をシラン化処理したい場合は、担体をシランカップリング剤の溶液に浸す。あるいは、シランカップリング剤の溶液を担体に塗布、スプレー等する。担体の表面の一部をシラン化したい場合は、その一部にのみ溶液を塗布、スプレー等する。処理する時間は、通常、１分〜３時間の範囲である。
【００９４】
シランカップリング剤の溶液で処理した担体は、メタノール等のアルコールまたはアルコール−水の混合溶媒でリンスした後、乾燥させ、加熱処理を行う。
【００９５】
加熱温度は、通常、７０〜２５０℃、好ましくは１００〜２００℃の範囲である。温度が高すぎると、シランカップリング剤の有機基が分解するので好ましくない。加熱時間は、加熱温度に応じて適宜選択できるが、通常、１〜１０時間、好ましくは１〜４時間の範囲である。
【００９６】
なお、加熱処理は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で行うのが好ましい。また、湿気のない雰囲気下で行うのが好ましい。
【００９７】
（方法２）担体を、アルカリ溶液にて処理した後、シランカップリング剤のアルコール溶液にて処理し、その後、加熱処理を行う。
【００９８】
アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液等を用いることができる。
【００９９】
アルカリ溶液のｐＨは、通常、８〜１０、好ましくは９〜９．５の範囲である。ｐＨが大きいと、担体自体が侵食を受けて表面状態が変質し、小さいとシラノール基の密度が低くなる。
【０１００】
アルカリ溶液で処理した担体は、リンス後、シランカップリング剤のアルコール溶液で処理する。リンスは、例えば、水、希塩酸水溶液、水、エタノールの順でこれら溶液を用い洗浄する。
【０１０１】
シランカップリング剤を溶解させるアルコールとしては、メタノール、エタノール、ブチルアルコール、プロピルアルコール等を用いることができる。シランカップリング剤の濃度は、通常、アルコールに対して、０．０１〜３０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％である。
【０１０２】
担体の表面全体をシラン化処理したい場合は、シランカップリング剤の溶液に担体を浸す。あるいは、シランカップリング剤の溶液を担体に塗布、スプレー等する。担体表面の一部をシラン化したい場合は、その一部にのみ溶液を塗布、スプレー等する。処理する時間は、通常、１分〜５時間の範囲である。
【０１０３】
シランカップリング剤の溶液で処理した担体は、メタノール等のアルコールまたはアルコール−水の混合溶媒でリンスした後、乾燥させ、加熱処理を行う。
【０１０４】
加熱処理は、上記方法１の加熱処理と同様に行うことができる。
【０１０５】
（方法３）担体を、シランカップリング剤を溶解させたベンゼン、トルエン等の有機溶媒中で、還流又は、室温での振動撹拌を行う。
【０１０６】
シランカップリング剤の濃度は、通常、有機溶媒に対して、０．０１〜３０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％である。
【０１０７】
この方法は、酸またはアルカリを用いたくない場合に有用である。
【０１０８】
［アミノ化合物の固定化］  次に、上記の方法で表面をシラン化処理した担体に、アミノ化合物を固定化する方法について説明する。
【０１０９】
【化２６】
2005225789.tif 000018
【０１１０】
式中、Ｑは、有機基を表す。一般式（１０）で表されるアミノ化合物としては、例えば、核酸、抗体、たんぱく質、糖鎖等の生体関連有機化合物が挙げられる。
【０１１１】
なお、核酸、糖鎖等の、通常アミノ基を有しない有機化合物を固定化させる場合は、予めアミノ基を導入しておく。また、ＤＮＡを固定する場合、塩基部位に含まれるアミノ基を利用することも可能であるが、３'末端または５'末端にアミノ基を導入するのが好ましい。塩基部位は立体構造化されているため、反応活性基との結合が阻害され易いからである。
【０１１２】
アミノ化合物の固定化は、固定化したい化合物を溶解させた溶媒を、式（９）の基を表面に有する担体に、塗布、点着等する。
【０１１３】
用いられる溶媒としては、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の非プロトン性極性溶媒が好ましい。プロトン性溶媒を用いると、活性エステル残基の部分が壊される可能性がある。
【０１１４】
また、溶液のｐＨは、７〜１１、好ましくは７〜９で行うのが好ましい。ｐＨが小さ過ぎると、縮合反応が著しく遅くなる。
【０１１５】
ｐＨの調整は、リン酸緩衝液、炭酸ナトリウム／炭酸水素ナトリウム緩衝液を用いて行うことができる。
【０１１６】
担体に溶液を点着したら、そのまま１時間〜１日間保持する。そして、その後、乾燥させることにより、アミノ化合物を固定化した担体を得ることができる。
【０１１７】
なお、点着後に水溶液や有機溶媒等で洗浄することにより、固定化に寄与していない余分なアミノ化合物を除去し、固定化量を均一にすることができる。
【実施例】
【０１１８】
次に、本発明について、実施例からより詳しく説明するが、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。
【０１１９】
４−ペンテン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルの合成
【０１２０】
【化２７】
2005225789.tif 000019
【０１２１】
４−ペンテン酸1.00g（10.0mmol）（和光純薬社製）とトリエチルアミン2.02ml（27.0mmol）（和光純薬社製）とをジメチルホルムアミド30mlに溶解した。これに窒素雰囲気下、炭酸Ｎ，Ｎ’−ジスクシンイミジル（Ｎ，Ｎ’−Disuccinimidyl Carbonate）2.56g  (10.0mmol)（和光純薬社製）を加え、室温にて３時間反応させた。反応液へ水50mlを加え、攪拌した。更に２規定の塩酸１６ｍｌを加えた後、酢酸エチル（50ml×3回）に抽出し、得られた溶液（有機層）を飽和塩化ナトリウム水溶液100mlにて洗浄し、これを無水硫酸マグネシウム上で乾燥後、減圧留去により溶媒除去を行い、粗生成物1.23gを得た。この粗生成物をエタノールから再結晶して白色の目的化合物1.01g (5.12 mmol)を得た（収率51.2％）。
【０１２２】
本化合物の構造は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、プロトン核磁気共鳴スペクトル（１Ｈ−ＮＭＲ）により確認した。ここで，赤外吸収スペクトルは日本分光社製ＦＴ／ＩＲ＋ＭＩＣＲＯ２０、１Ｈ−ＮＭＲは日本電子（株）社製ＪＮＭ−ＥＸ４００を用いた（以下同じ）。
ＩＲ；1729cm-1  カルボニル基（エステル）
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δppm）；5.85（1H, m, CH）, 5.11（2H, m, CH2=CH），2.84（4H, s, O=C-(CH2)2-C=O）, 2.72 (2H, t, J =7.4 Hz, O=C-CH2), 2.49 (2H, q, J =7.0 Hz, CH-CH2)
５−トリメトキシシリル−ペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルの合成
【０１２３】
【化２８】
2005225789.tif 000020
【０１２４】
４−ペンテン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル1.01ｇ（5.12mmol）を窒素雰囲気下、トリメトキシシラン6.26ｇ（51.2  mmol）（東京化成工業社製）に溶解させた。塩化白金（ＩＶ）酸六水和物（和光純薬社製）を、触媒量加え、窒素雰囲気下、室温にて２時間攪拌した。その後、過剰のトリメトキシシランを減圧留去して粗生成物を得た。これを減圧蒸留（140℃,0.3mmHg）により精製して目的化合物0.62ｇ（1.94mmol）を無色の液体として得た（収率37.9％）。本化合物の構造は、ＩＲ、１Ｈ−ＮＭＲにより確認した。
ＩＲ；1703cm-1  ；カルボニル基（エステル）
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δppm）；3.56（9H, s, (CH3O)3）,  2.82（4H, s, O=C-(CH2)2-C=O）, 2.60 (2H, t, J =6.0 Hz, O=C-CH2), 1.78 (2H, m, O=C-CH2-CH2), 1.55 (2H, m, Si-CH2-CH2), 0.68 (2H, t, J =8.0 Hz, Si-CH2).
５−トリクロロシリル−ペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルの合成
【０１２５】
【化２９】
2005225789.tif 000021
【０１２６】
４−ペンテン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル0.50ｇ（2.53 mmol）を窒素雰囲気下、トリクロロシラン0.55g（3.80 mmol）（東京化成工業社製）に溶解させた。白金（０）１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体（アルドリッチ社製）を触媒量加え、窒素雰囲気下、室温にて1時間攪拌した。未反応のトリメトキシシランを減圧留去して目的化合物0.84ｇ（2.5mmol）を無色の液体として得た（定量的）。本化合物の構造は、ＩＲ、１Ｈ−ＮＭＲにより確認した。
ＩＲ；1738cm-1  ；カルボニル基（エステル）
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δppm）； 2.84（4H, s, O=C-(CH2)2-C=O）, 2.64 (2H, t, J =6.0 Hz, O=C-CH3), 1.88 (2H, m, O=C-CH2-CH2), 1.72 (2H, m, Si-CH2-CH2), 1.47 (2H, t, J =8.0 Hz, Si-CH2).
５−トリメトキシシリル−ペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルを用いたシリコンウエハの表面修飾
（酸を用いた例  Ａ−１）  ３００nmの熱酸化膜層を形成させたシリコンウエハを１０mm角に切り出した。この基板を、有機溶剤、純水、酸性水溶液の順に十分に洗浄した。この基板を、先に合成した５−トリメトキシシリル−ペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルが２％の濃度になるように調整した１６mM酢酸水溶液−エタノール（1対１）混合溶液に２時間、室温にて浸した。その後、水−エタノール（1対１）混合溶液にて十分に洗浄した後、窒素雰囲気下、１５０℃にて２時間保持した。
【０１２７】
（アルカリを用いた例  Ａ−２）  ３００nmの熱酸化膜層を形成させたシリコンウエハを１０mm角に切り出した。この基板を、有機溶剤、純水、酸性水溶液の順に十分に洗浄した。その後、１規定水酸化ナトリウム水溶液に１分間浸した。そして、純水、１規定塩酸、純水、メタノールの順に十分に洗浄した。この基板を、先に合成した５−トリメトキシシリル−ペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルが２％の濃度になるように調整した水−エタノール（1対９）混合溶液に２時間、室温にて浸した。その後、水−エタノール（1対１）混合溶液にて十分に洗浄した後、窒素雰囲気下、１５０℃にて２時間保持した。
【０１２８】
（ベンゼンにより還流した例  Ａ−３）  ３００nmの熱酸化膜層を形成させたシリコンウエハを１０mm角に切り出した。この基板を、有機溶剤、純水、酸性水溶液の順に十分に洗浄した。その後、先に合成した５−トリメトキシシリル−ペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルが２％の濃度になるように調整したベンゼン中で２時間還流した。その後、イソプロパノールを用いて、十分洗浄した。
【０１２９】
シリコンウエハへの核酸鎖の固定化 
（ｐＨ７．０で固定化した例）
蛍光標識（Ｃｙ５）を５’末端に、炭素鎖（Ｃ６）を介してアミノ基を３’末端に修飾した９塩基からなる核酸鎖（日本ジーン社製）を、ｐＨ７．０の１００mMリン酸緩衝液（ジメチルホルムアミドを２０％含有）に溶解して、３mMの核酸溶液を調製した。
【０１３０】
この核酸溶液を先端の鋭利な金属製針を用いて、上記Ａ−１〜Ａ−３の方法により調製した修飾済シリコンウエハ上にそれぞれスポットした。このまま一晩放置した後、水で十分に洗浄した。
【０１３１】
図１〜３に、これらのシリコンウエハ（Ａ−１〜Ａ−３）を、蛍光顕微鏡にて観察した様子（写真（ａ）およびその輝度（ｂ））を示す。図のように、Ｃｙ５色素の蛍光スポット、すなわち、固定化された核酸のスポットが観察できた。
【０１３２】
（ｐＨ９．０で固定化の例）
蛍光標識（Ｃｙ５）を５’末端に、炭素鎖（Ｃ６）を介してアミノ基を３’末端に修飾した９塩基からなる核酸鎖（日本ジーン社製）を、ｐＨ９．０の１００mM炭酸ナトリウム／炭酸水素ナトリウム緩衝液に溶解して、３mMの核酸溶液を調製した。
【０１３３】
この核酸溶液を先端の鋭利な金属製針を用いて、上記Ａ−１〜Ａ−３の方法により調製した修飾済シリコンウエハ上にそれぞれスポットした。このまま一晩放置した後、水で十分に洗浄した。
【０１３４】
図４〜６に、これらのシリコンウエハ（Ａ−１〜Ａ−３）を、蛍光顕微鏡にて観察した様子（写真（ａ）およびその輝度（ｂ））を示す。図のように、Ｃｙ５色素の蛍光スポット、すなわち、固定化された核酸のスポットが観察できた。
【０１３５】
（参考例）５−トリメトキシシリル−ペンタン酸  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステルの代わりに、エチルトリエトキシシランを用いる以外は、上記、シリコンウエハへの表面修飾と同様の方法により、シリコンウエハを処理した。なお、酸を用いた参考例、アルカリを用いた参考例、ベンゼンにより還流した参考例を、それぞれ、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３とする
これらのシリコンウエハ（Ｂ−１〜Ｂ−３）に、上記核酸鎖の固定化と同様の方法（ｐＨ７．０で固定化、ｐＨ９．０で固定化）により、核酸鎖の固定化を試みた。
【０１３６】
図７〜１２に、これらのシリコンウエハを、蛍光顕微鏡にて観察した様子（写真（ａ）およびその輝度（ｂ））を示す。図示するように、どのシリコンウエハにおいても、Ｃｙ５色素の蛍光スポットは、明瞭に観察されなかった。すなわち、核酸の固定化は殆どなされなかったことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】図１は、酢酸を用いてシラン化したシリコンウエハ（Ａ−１）にｐＨ７．０で核酸を固定化した場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図２】図２は、アルカリを用いてシラン化したシリコンウエハ（Ａ−２）にｐＨ７．０で核酸を固定化した場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図３】図３は、還流によりシラン化したシリコンウエハ（Ａ−３）にｐＨ７．０で核酸を固定化した場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図４】図４は、酢酸を用いてシラン化したシリコンウエハ（Ａ−１）にｐＨ９．０で核酸を固定化した場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図５】図５は、アルカリを用いてシラン化したシリコンウエハ（Ａ−２）にｐＨ９．０で核酸を固定化した場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図６】図６は、還流によりシラン化したシリコンウエハ（Ａ−３）にｐＨ９．０で核酸を固定化した場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図７】図７は、シリコンウエハ（Ｂ−１）にｐＨ７．０で核酸の固定化を試みた場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図８】図８は、シリコンウエハ（Ｂ−２）にｐＨ７．０で核酸の固定化を試みた場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図９】図９は、シリコンウエハ（Ｂ−３）にｐＨ７．０で核酸の固定化を試みた場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図１０】図１０は、シリコンウエハ（Ｂ−１）にｐＨ９．０で核酸の固定化を試みた場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図１１】図１１は、シリコンウエハ（Ｂ−２）にｐＨ９．０で核酸の固定化を試みた場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図１２】図１２は、シリコンウエハ（Ｂ−３）にｐＨ９．０で核酸の固定化を試みた場合の顕微鏡写真（ａ）及びその輝度を表す図（ｂ）である。
【図１】
2005225789.tif 000033
【図２】
2005225789.tif 000034
【図３】
2005225789.tif 000035
【図４】
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【図５】
2005225789.tif 000037
【図６】
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【図７】
2005225789.tif 000039
【図８】
2005225789.tif 000040
【図９】
2005225789.tif 000041
【図１０】
2005225789.tif 000042
【図１１】
2005225789.tif 000043
【図１２】
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