(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の式を有する遷移金属錯体であって、
0004420899.tif 000031
ここで、ｃは、−１〜−５、０、または＋１〜＋５によってそれぞれ包括的に表される負電荷、中性電荷、または正電荷であって、
Ｍは、コバルト、鉄、オスミウム、ルテニウム、またはバナジウムであり、
Ｌ1 は、置換または未置換のイミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピリジン、またはピラジンであり、
Ｌ2 は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−ＯＨ、アルコキシ、アルキルチオ、またはフェノキシドであり、
ＬおよびＬ’は独立して、
0004420899.tif 000032
であり、
ここで、Ｒ’1 は、置換または未置換のアルキル、アルケニル、またはアリールであり、
Ｒa およびＲb は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、あるいは置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであり、
Ｒ’3 およびＲ’4 は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、あるいは置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであるか、あるいは、Ｒ’3 とＲ’4 とが組み合わさって飽和または不飽和の５−または６−員環を形成し、  Ｒc およびＲd は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、あるいは置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであるか、あるいは、Ｒc とＲd とが組み合わさって飽和または不飽和の５−または６−員環を形成することを特徴とする遷移金属錯体。
【請求項２】
Ｒ’1 は、置換または未置換のＣ１−Ｃ１２のアルキルまたはアルケニルであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項３】
Ｒ’1 は、メチルであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項４】
Ｒ’1 は、置換または未置換のアリールであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項５】
Ｒ’1 は、置換または未置換のフェニルであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項６】
Ｒ’1 は、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＮ、アミノ、カルボキシ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ１−Ｃ６アルキルチオ、Ｃ１−Ｃ６アルキルアミノ、Ｃ１−Ｃ６ジアルキルアミノ、Ｃ１−Ｃ６アルキルアミノカルボニル、Ｃ１−Ｃ６アルコキシ、Ｃ１−Ｃ６アルコキシカルボニル、およびＣ１−Ｃ６アルキルカルボキサミドからなる群から選択される置換基で置換したフェニルであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項７】
Ｒ’3 、Ｒ’4 、Ｒa 、Ｒb 、Ｒc 、およびＲd は独立して、−Ｈ、あるいは置換または未置換のアルキルであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項８】
ｃは、０、＋１、または＋２であることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項９】
次の式を有し、
0004420899.tif 000033
ここで、ｄは、包括的に１から５の対イオンＸの数を示し、Ｍは、オスミウムであり、Ｌ1 は、置換または未置換のイミダゾールであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項１０】
ｄは、２であることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項１１】
Ｘは、ハロゲン基、サルフェート、ホスフェート、ヘキサフルオロホスフェート、およびテトラフルオロボレートからなる群から選択される陰イオンであることを特徴とする請求項９記載の錯体。
【請求項１２】
Ｘは、塩素基であることを特徴とする請求項９記載の錯体。
【請求項１３】
Ｌ2 は、塩素基であることを特徴とする請求項９記載の錯体。
【請求項１４】
Ｌ1 は、置換または未置換のイミダゾールであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項１５】
Ｌ1 は、置換または未置換のトリアゾール、オキサゾール、チアゾール、あるいはピラゾールであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項１６】
Ｌ1 は次の式を有し、
0004420899.tif 000034
Ｒ7 は、置換または未置換のアルキル、アルケニル、またはアリールであり、
Ｒ8 は、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、アルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであり、
Ｒ9 およびＲ10は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、アルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであるか、あるいは、Ｒ9 とＲ10とが組み合わさって飽和または不飽和の縮合５−または６−員環を形成することを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項１７】
Ｒ7 は、置換または未置換のＣ１−Ｃ１２のアルキルまたはアルケニルであることを特徴とする請求項１６記載の錯体。
【請求項１８】
Ｒ9 およびＲ10は、縮合不飽和６−員環を形成することを特徴とする請求項１６記載の錯体。
【請求項１９】
Ｒ8 、Ｒ9 、およびＲ10は独立して、−Ｈ、あるいは置換または未置換のアルキルであることを特徴とする請求項１６記載の錯体。
【請求項２０】
Ｌ1 は次の式を有し、
0004420899.tif 000035
Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、アルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項２１】
Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15の少なくとも１つは、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、トリアルキルアンモニウム、アルコキシ、アルキルチオ、またはアリールのいずれかによって置換されたアルキル、あるいは−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルコキシ、アルキルチオ、またはアリールのいずれかによって置換されたアリールであることを特徴とする請求項２０記載の錯体。
【請求項２２】
Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は独立して、−Ｈ、メチル、Ｃ１−Ｃ２アルコキシ、Ｃ１−Ｃ２アルキルアミノ、Ｃ２−Ｃ４ジアルキルアミノ、または置換または未置換のＣ１−Ｃ６アルキルであることを特徴とする請求項２０記載の錯体。
【請求項２３】
Ｌ2 は、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−ＯＨ、ハロゲン基、アルコキシ、アルキルチオ、およびフェノキシドからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項２４】
Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極に対して包括的に０ｍＶから−２００ｍＶの酸化還元電位を有することを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項２５】
Ｍは、オスミウムであることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項２６】
Ｌ1 は、重合体主鎖に結合されていることを特徴とする請求項１記載の錯体。
【請求項２７】
前記重合体主鎖は、前記錯体の配位子となるピリジン基またはイミダゾール基からなる群を含むことを特徴とする請求項２６記載の錯体。
【請求項２８】
次の式を有する遷移金属錯体であって、
0004420899.tif 000036
ここで、ｃは、−１〜−５、または＋１〜＋５によってそれぞれ包括的に表される負電荷または正電荷であって、
ｄは、包括的に１から５の対イオンＸの数を示し、
Ｘは、塩素基であり、
Ｍは、コバルト、鉄、オスミウム、ルテニウム、またはバナジウムであり、
Ｌ1 は、置換または未置換のイミダゾール配位子であり、
Ｌ2 は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−ＯＨ、アルコキシ、アルキルチオ、またはフェノキシドであり、
ＬおよびＬ’は独立して、
0004420899.tif 000037
であり、
ここで、Ｒ’1 は、置換または未置換のアルキル、アルケニル、またはアリールであり、
Ｒa およびＲb は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、あるいは置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであり、
Ｒ’3 およびＲ’4 は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、あるいは置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであるか、あるいは、Ｒ’3 とＲ’4 とが組み合わさって飽和または不飽和の５−または６−員環を形成し、  Ｒc およびＲd は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、あるいは置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであるか、あるいは、Ｒc とＲd とが組み合わさって飽和または不飽和の５−または６−員環を形成することを特徴とする遷移金属錯体。
【請求項２９】
Ｒ’1 は、置換または未置換のＣ１−Ｃ１２のアルキルまたはアルケニルであることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項３０】
Ｒ’1 は、メチルであることを特徴とする請求項２９記載の錯体。
【請求項３１】
Ｒ’1 は、置換または未置換のアリールであることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項３２】
Ｒ’1 は、置換または未置換のフェニルであることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項３３】
Ｒ’1 は、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＮ、アミノ、カルボキシ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ１−Ｃ６アルキルチオ、Ｃ１−Ｃ６アルキルアミノ、Ｃ１−Ｃ６ジアルキルアミノ、Ｃ１−Ｃ６アルキルアミノカルボニル、Ｃ１−Ｃ６アルコキシ、Ｃ１−Ｃ６アルコキシカルボニル、およびＣ１−Ｃ６アルキルカルボキサミドからなる群から選択される置換基で置換したフェニルであることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項３４】
Ｒ’3 、Ｒ’4 、Ｒa 、Ｒb 、Ｒc 、およびＲd は独立して、−Ｈ、あるいは置換または未置換のアルキルであることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項３５】
ｃは、＋１、または＋２であることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項３６】
ｄは、１、または２であることを特徴とする請求項３５記載の錯体。
【請求項３７】
ｄは、２であることを特徴とする請求項３６記載の錯体。
【請求項３８】
Ｌ1 は次の式を有し、
0004420899.tif 000038
Ｒ7 は、置換または未置換のアルキル、アルケニル、またはアリールであり、
Ｒ8 は、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、アルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであり、
Ｒ9 およびＲ10は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、アルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであるか、あるいは、Ｒ9 とＲ10とが組み合わさって飽和または不飽和の縮合５−または６−員環を形成することを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項３９】
Ｒ7 は、置換または未置換のＣ１−Ｃ１２のアルキルまたはアルケニルであることを特徴とする請求項３８記載の錯体。
【請求項４０】
Ｒ9 およびＲ10は、縮合不飽和６−員環を形成することを特徴とする請求項３８記載の錯体。
【請求項４１】
Ｒ8 、Ｒ9 およびＲ10は独立して、−Ｈ、あるいは置換または未置換のアルキルであることを特徴とする請求項３８記載の錯体。
【請求項４２】
Ｌ2 は、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−ＯＨ、ハロゲン基、アルコキシ、アルキルチオ、およびフェノキシドからなる群から選択されることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項４３】
Ｌ2 は、塩素基であることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項４４】
Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極に対して包括的に０ｍＶから−２００ｍＶの酸化還元電位を有することを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項４５】
Ｍは、オスミウムであることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項４６】
Ｌ1 は、重合体主鎖に結合されていることを特徴とする請求項２８記載の錯体。
【請求項４７】
前記重合体主鎖は、前記錯体の配位子となるピリジン基およびイミダゾール基からなる群を含むことを特徴とする請求項４６記載の錯体。
【請求項４８】
次の式を有する遷移金属錯体であって、
0004420899.tif 000039
ここで、ｃは、０、または＋１〜＋３によってそれぞれ包括的に表される中性電荷または正電荷であって、
Ｍは、オスミウムであり、
Ｌ1 は、置換または未置換のイミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピリジン、またはピラジンであり、
Ｌ2 は、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−ＯＨ、ハロゲン基、アルコキシ、アルキルチオ、およびフェノキシドからなる群から選ばれるものであり、
ＬおよびＬ’は独立して、
0004420899.tif 000040
であり、
Ｒ’1 は置換または未置換のＣ１−Ｃ１２アルキルであり、
Ｒ’3 、Ｒ’4 、Ｒa 、Ｒb 、Ｒc 、およびＲd は独立して、−Ｈ、あるいは置換または未置換のアルキルであることを特徴とする遷移金属錯体。
【請求項４９】
次の式を有し、
0004420899.tif 000041
ここで、ｄは、包括的に１から５の対イオンＸの数を示すことを特徴とする請求項４８記載の錯体。
【請求項５０】
Ｘは、ハロゲン基、サルフェート、ホスフェート、ヘキサフルオロホスフェート、およびテトラフルオロボレートからなる群から選択される陰イオンであることを特徴とする請求項４９記載の錯体。
【請求項５１】
Ｌ1 は、置換または未置換のイミダゾールであることを特徴とする請求項４８記載の錯体。
【請求項５２】
Ｌ1 は、置換または未置換のトリアゾール、オキサゾール、チアゾール、あるいはピラゾールであることを特徴とする請求項４８記載の錯体。
【請求項５３】
Ｌ1 は次の式を有し、
0004420899.tif 000042
Ｒ7 は、置換または未置換のＣ１−Ｃ１２のアルキルまたはアルケニルであり、
Ｒ8 、Ｒ9 、およびＲ10は独立して、−Ｈ、または置換または未置換のアルキルであることを特徴とする請求項４８記載の錯体。
【請求項５４】
Ｌ1 は次の式を有し、
0004420899.tif 000043
Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は独立して、−Ｈ、メチル、Ｃ１−Ｃ２アルコキシ、Ｃ１−Ｃ２アルキルアミノ、Ｃ２−Ｃ４ジアルキルアミノ、または置換または未置換のＣ１−Ｃ６アルキルであることを特徴とする請求項４８記載の錯体。
【請求項５５】
Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極に対して包括的に０ｍＶから−２００ｍＶの酸化還元電位を有することを特徴とする請求項４８記載の錯体。
【請求項５６】
Ｌ1 は、重合体主鎖に結合されていることを特徴とする請求項４８記載の錯体。
【請求項５７】
前記重合体主鎖は、前記錯体の配位子となるピリジン基およびイミダゾール基からなる群を含むことを特徴とする請求項５６記載の錯体。
【請求項５８】
作用電極と、
対向電極と、
前記作用電極に近接して配置される酵素と、
前記作用電極に近接して配置された酸化還元反応媒介物と、
を備えるセンサであって、
前記酸化還元反応媒介物は次の式を有し、
0004420899.tif 000044
ここで、ｃは、−１〜−５、０、または＋１〜＋５によってそれぞれ包括的に表される負電荷、中性電荷、または正電荷であって、
Ｍは、コバルト、鉄、オスミウム、ルテニウム、またはバナジウムであり、
Ｌ1 は、置換または未置換のイミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピリジン、またはピラジンであり、
Ｌ2 は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−ＯＨ、アルコキシ、アルキルチオ、またはフェノキシドであり、
ＬおよびＬ’は独立して、
0004420899.tif 000045
であり、
ここで、Ｒ’1 は、置換または未置換のアルキル、アルケニル、またはアリールであり、
Ｒa およびＲb は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、あるいは置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであり、
Ｒ’3 およびＲ’4 は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、あるいは置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであるか、あるいは、Ｒ’3 とＲ’4 とが組み合わさって飽和または不飽和の５−または６−員環を形成し、  Ｒc およびＲd は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、あるいは置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルであるか、あるいは、Ｒc とＲd とが組み合わさって飽和または不飽和の５−または６−員環を形成することを特徴とするセンサ。
【請求項５９】
次の式を有し、
0004420899.tif 000046
ここで、ｄは、包括的に１から５の対イオンＸの数を示すことを特徴とする請求項５８記載のセンサ。
【請求項６０】
Ｘは、ハロゲン基、サルフェート、ホスフェート、ヘキサフルオロホスフェート、およびテトラフルオロボレートからなる群から選択される陰イオンであることを特徴とする請求項５９記載の錯体。
【請求項６１】
ｃは、０、または＋１〜＋３によってそれぞれ包括的に表される中性電荷または正電荷であって、Ｍはオスミウムであり、Ｌ2 は−ＣＮ、−ＳＣＮ、−ＯＨ、ハロゲン基、アルコキシ、アルキルチオ、およびフェノキシドからなる群から選択され、Ｌ’1 は置換または未置換のＣ１−Ｃ１２アルキルであり、Ｒ’3 、Ｒ’4 、Ｒa 、Ｒb 、Ｒc 、およびＲd は独立して、−Ｈ、あるいは置換または未置換のアルキル基であることを特徴とする請求項５８記載のセンサ。
【請求項６２】
前記酸化還元反応媒介物は、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極に対して包括的に０ｍＶから−２００ｍＶの酸化還元電位を有することを特徴とする請求項５８記載のセンサ。
【請求項６３】
前記酸化還元反応媒介物は、Ｌ1 を介して重合体主鎖に結合されていることを特徴とする請求項５８記載のセンサ。
【請求項６４】
前記重合体主鎖は、前記錯体の配位子となるピリジン基およびイミダゾール基からなる群を含むことを特徴とする請求項６３記載のセンサ。
【請求項６５】
前記酸化還元反応媒介物は、前記作用電極上で架橋結合されることを特徴とする請求項５８記載のセンサ。
【請求項６６】
前記酸化還元反応媒介物および酵素は、前記作用電極上で架橋結合されることを特徴とする請求項５８記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（ピリジル）イミダゾール配位子を有する遷移金属錯体に関する。さらに、本発明は、遷移金属錯体の調製、および酸化還元反応媒介物としての遷移金属錯体の利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
酵素を利用した電気化学センサが、臨床、環境、農業、および生物工学の分野で検体検出のために広く使用されている。人体体液の臨床検査で測定することができる検体として、例えば、グルコース、ラクテート、コレステロール、ビリルビン、およびアミノ酸が挙げられる。血液のような体液中に含まれるこれらの検体の濃度は、疾病の診断および経過観察にとって重要である。
【０００３】
電気化学分析は、典型的には、少なくとも一つの測定電極または作用電極、および一つの参照電極を含む二つまたは三つの電極を備えたセルの中で実行される。三電極システムでは、第３の電極が対向電極である。二電極システムでは、参照電極が対向電極としての機能も果たす。電極はポテンシオスタットのような回路を介して接続される。測定電極または作用電極は非腐食性の炭素または金属導体である。作用電極に電流が流れると、酸化還元酵素が電解酸化または電解還元をうける。酵素は、検知される検体または検体の生成物に対して固有のものである。一般に酵素の代謝回転率は、被験液中の検体自体の濃度に、またはその生成物に関係がある（好ましくは直線的であるが、必ずというわけではない）。
【０００４】
酵素の電解酸化または電解還元は、溶液中または電極上の酸化還元反応媒介物の存在によって促進される場合が多い。酸化還元反応媒介物は、作用電極と酵素との間の電気的なやり取りを助けるものである。酸化還元反応媒介物は、電極と電解接触する被分析流体中に溶かすことができ、または被分析溶液と電解接触する作用電極上のコーティング内に加えることができる。コーティングは好ましくは、水中で膨潤性を示すことができるものであるが、水溶性ではない。例えば、酸化還元反応媒介物、および所望の検体に対し触媒現象上特定される酵素またはその生成物を含む膜で電極をコーティングすることにより、有用な装置を作ることができる。コーティングの酸化還元反応媒介物とは対照的に、水溶性または非水溶性の拡散性酸化還元反応媒介物は、例えば、酵素と電極との間で電子を往復させることによって機能する。いずれにしても、酵素の基質が電解酸化されると、酸化還元反応媒介物は、基質還元された酵素から電極まで電子を輸送し、基質が電解還元されると、酸化還元反応媒介物は、電極から基質酸化された酵素まで電子を輸送する。
【０００５】
酵素を利用した基づいた最近の電気化学センサは、モノマーのフェロセン、キニーネ（例えば、ベンゾキノン）のようなキノイド化合物、シクラミン酸ニッケル、およびアミンルテニウム類などの多種多様な酸化還元反応媒介物を利用している。これらの酸化還元反応媒介物の大部分は、次の点、つまり、被験液中の酸化還元反応媒介物の溶解度が低いこと、媒介物の化学的、光学的、熱的、および／またはｐＨ的安定性が弱いこと、または、酵素または電極、あるいは両方での電子交換の速さが不十分であることのうち、少なくとも一つの点で限界がある。有利な特性を有する媒介物のなかには、合成が困難なものもある。さらに、報告された上記のような酸化還元反応媒介物には非常に酸化性のある酸化還元電位を示すものがあり、この場合、還元された媒介物が電極上で電解酸化される電位では、検体以外の溶液成分も電解酸化される。さらに、報告された上記のような酸化還元反応媒介物には還元性が非常に強いものもあり、この場合、例えば、溶存酸素のような溶液成分も迅速に電解還元される。このため、媒介物を利用するセンサは十分に確立されているとはいえない。
【特許文献１】米国特許第５，２６２，０３５号
【特許文献２】米国特許第５，３２０，７２５号
【特許文献３】米国特許第５，３６５，７８６号
【特許文献４】米国特許第５，５９３，８５２号
【特許文献５】米国特許第５，６６５，２２２号
【特許文献６】米国特許第５，９７２，１９９号
【特許文献７】米国特許第６，１３４，１６１号
【特許文献８】米国特許第６，１４３，１６４号
【特許文献９】米国特許第６，１７５，７５２号
【特許文献１０】米国特許第６，３３８，７９０号
【特許文献１１】米国特許出願第０９／４３４，０２６号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は新規の遷移金属錯体である。また、本発明の目的は、酸化還元反応媒介物として錯体を利用することである。好ましい酸化還元反応媒介物は、典型的には酵素および電極と電子を迅速に交換し、安定していて、容易に合成することができ、例えば、グルコースのような検体の電解酸化に適した酸化還元電位を有するものである。
【０００７】
本発明の一実施の形態は、次の一般式を有する遷移金属錯体である。
0004420899.tif 000002
この一般式中、Ｍはコバルト、鉄、ルテニウム、オスミウムあるいはバナジウムであり、ｃは正電荷、中性電荷、または負電荷を示す−１〜−５、０、または＋１〜＋５までのうちから選択される整数であり、Ｘは少なくとも１つの対イオンを表わし、ｄは対イオンＸの数を表わす０〜５までの整数であり、ＬとＬ’は、次のものからなる群から独立して選ばれる。
0004420899.tif 000003
Ｌ1 およびＬ2 は別の配位子である。式中、Ｌ、Ｌ’、およびＲ’1 は、置換または未置換のアルキル、アルケニル、またはアリール基である。一般に、Ｒ’3 、Ｒ’4 、Ｒa 、Ｒb 、Ｒc 、およびＲd は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、または置換あるいは未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルである。
【０００８】
本発明の遷移金属錯体は、反応速度が非常に速いので、電気化学センサ中の酸化還元反応媒介物として有効に利用される。より具体的には、本発明の遷移金属錯体を上記のように使用すると、遷移金属錯体、および酵素、および／またはセンサ装置中の作用電極の間で迅速な電子交換が起きる。この電子交換は十分に速いので、系の別の電子捕捉剤へ輸送される虞のある電子を容易に作用電極へ輸送することができる。上記式の媒介物のＬ2 が負に帯電した配位子である場合、媒介物の反応速度は一般に速くなる。
【０００９】
さらに、本発明の遷移金属錯体は非常に安定している。例えば、このような錯体を電気化学センサ中で媒介物として使用すると、一般に、媒介物の関わる主反応が媒介物と酵素との間の電子伝達反応、および作用電極での電気化学的酸化還元反応となるような化学的安定性が得られる。上記式中Ｌ2 が負に帯電した配位子である媒介物が、酸化還元反応の中心Ｍを保護する「かさばった」化学配位子（Ｌ1 ）を有する場合、化学的安定性は増すと考えられ、これによって、所望の電気化学活性を上回るような不適当な化学反応性が減少する。
【００１０】
さらに、本発明の遷移金属錯体の電気化学的安定性は非常に望ましいものである。例えば、このような錯体を電気化学センサ中で媒介物として使用すると、共存している妨害種の電気化学活性を最小限にして媒介物の好ましい速度活性を維持するような酸化還元電位の範囲内で媒介物が作用することができる。
【００１１】
したがって、本発明は、電気化学的検出用の酸化還元反応媒介物として特に有用である新規の遷移金属錯体を提供する。本発明の遷移金属錯体は、その有利な特性および特徴があるため、特に重要な用途であるヒトの糖尿病治療でのグルコースの電気化学的検出に利用される理想的な選択肢となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に示す括弧付の語句の定義は、本明細書中で使用される特定の用語を定義したものである。
【００１３】
用語「アルキル」は、直鎖または分岐の飽和脂肪族炭化水素を含む。アルキル基の例として、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、および同種のものが挙げられる。但し書きがなければ、用語「アルキル」はアルキル基およびシクロアルキル基の両方を含む。
【００１４】
用語「アルコキシ」とは、構造体のそれ以外の部分に酸素原子を介して結合されるアルキル基のことである。アルコキシ基の例として、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、および同種のものが挙げられる。また、但し書きがなければ、用語「アルコキシ」は、アルコキシ基およびシクロアルコキシ基の両方を含む。
【００１５】
用語「アルケニル」とは、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有する不飽和の直鎖または分枝の脂肪族炭化水素のことである。アルケニル基の例として、エテニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ブテニル、２−メチル−１−プロペニル、および同種のものが挙げられる。
【００１６】
「反応基」は、ある化合物と反応して、その化合物の少なくとも一部分を分子に結合させることができる前記分子の官能基である。反応基としては、カルボキシ、活性化エステル、ハロゲン化スルホニル、スルホン酸エステル、イソシアネート、イソチオシアネート、エポキシド、アジリジン、ハロゲン基、アルデヒド、ケトン、アミン、アクリルアミド、チオール、アシルアジド、ハロゲン化アシル、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、ハロゲン化アルキル、イミダゾール、ピリジン、フェノール、スルホン酸アルキル、ハロトリアジン、イミドエステル、マレインイミド、ヒドラジド、ヒドロキシ、および光化学反応性アジドアリールの基が挙げられる。活性化エステルとは、一般に、当該技術分野で認識されているとおり、スルホ基、ニトロ基、シアノ基、またはハロ基のような電子求引基によって置換されたスクシンイミジル、ベンゾトリアゾリル、またはアリールのエステル、またはカルボジイミドによって活性化されるカルボン酸が挙げられる。
【００１７】
「置換」官能基（例えば、置換アルキル、アルケニル、またはアルコキシ基）は、次から選ばれた少なくとも１つの置換基を含む。すなわち、ハロゲン、アルコキシ、メルカプト、アリール、アルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、−ＯＨ、−ＮＨ2、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、トリアルキルアンモニウム、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルチオ、アルケニル、および反応基である。
【００１８】
「体液」とは、測定することができる検体が含まれる任意の体液または体液の誘導体であり、例えば、血液、間質液、血しょう、皮膚の体液、汗、および涙である。
【００１９】
「電気化学センサ」とは、電気化学的酸化または還元の反応によって試料中の検体の存在を検知するために、またはその検体の濃度または量を測定するために形成された装置である。上記のような反応は、典型的には、検体の量または濃度への関連づけができる電気的信号に変換することができる。
【００２０】
「酸化還元反応媒介物」とは、直接または一つ以上の追加の電子伝達剤によって、検体、あるいは検体還元または検体酸化酵素と、電極との間で電子を運ぶ電子伝達剤である。重合体主鎖を含む酸化還元反応媒介物については、「酸化還元反応重合体」と呼ぶこともある。
【００２１】
「電解」とは、電極で直接、または一つ以上の電子伝達剤（例えば、酸化還元反応媒介物または酵素）を介する化合物の電解酸化または電解還元である。
【００２２】
用語「参照電極」には、但し書きがなければ、ａ）参照電極、およびｂ）対向電極としても機能する参照電極（つまり対極／参照電極）の両方が含まれている。
【００２３】
用語「対向電極」には、但し書きがなければ、ａ）対向電極、およびｂ）参照電極としても機能する対向電極（つまり対極／参照電極）の両方が含まれている。
【００２４】
本発明は、一般に、（ピリジル）イミダゾール配位子を有する鉄、コバルト、ルテニウム、オスミウム、およびバナジウムの遷移金属錯体に関する。さらに、本発明は、遷移金属錯体の調製、および酸化還元反応媒介物としての遷移金属錯体の使用に関する。この遷移金属錯体は、特定の範囲の酸化還元電位、電極で電子を迅速に交換する能力、あるいは、酵素または別の検体に固有の酸化還元触媒の存在下で検体の電解酸化または電解還元の反応速度を加速するために迅速に電子を酵素に伝達する能力、または迅速に電子を酵素から受け取る能力のうち少なくとも一つ以上の特性をいくつかの実例で備えている。例えば、酸化還元反応媒介物は、グルコースオキシダーゼまたはＰＱＱ−グルコースデヒドロゲナーゼの存在下でグルコースの電解酸化を促し、電気化学的に酸化可能な他の種がある状態でグルコースを選択的に分析するプロセスを進めることができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、合成の際に、広範に利用されている試薬またはコスト効率の良い試薬を合成または使用することができ、これは、他の遷移金属の酸化還元反応媒介物に比べ、容易に、またはコスト効率良く達成することができる。
【００２５】
次の式１を有する化合物が、本発明の遷移金属錯体の例である。
【化１】
0004420899.tif 000004
【００２６】
Ｍは遷移金属で、典型的には鉄、コバルト、ルテニウム、オスミウム、またはバナジウムである。ルテニウムおよびオスミウムは、酸化還元反応媒介物に特に適している。
【００２７】
ＬおよびＬ’はそれぞれ、次の構造２を有する二座の置換または未置換２−（２−ピリジル）イミダゾール配位子である。
【化２】
0004420899.tif 000005
【００２８】
構造２のＲ’1 は、置換または未置換のアリール、アルケニル、またはアルキルである。
Ｒ’1 は、一般に、置換または未置換のＣ１−Ｃ１２アルキルまたはアルケニル、あるいは、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＮ、アミノ、カルボキシ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ１−Ｃ６アルキルチオ、Ｃ１−Ｃ６アルキルアミノ、Ｃ１−Ｃ６ジアルキルアミノ、Ｃ１−Ｃ６アルキルアミノカルボニル、Ｃ１−Ｃ６アルコキシ、Ｃ１−Ｃ６アルコキシカルボニル、およびＣ１−Ｃ６アルキルカルボキサミドからなる群から選択された置換基で任意に置換されたフェニルのようなアリールである。典型的なＲ’1 は、反応基で任意に置換されたメチルまたはＣ１−Ｃ１２アルキル、あるいはＣ１−Ｃ２アルキル、Ｃ１−Ｃ２アルコキシ、−Ｃｌ、または−Ｆで任意に置換されたアリールである。
【００２９】
一般に、Ｒ’3 、Ｒ’4 、Ｒa 、Ｒb 、Ｒc 、およびＲd は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、置換または未置換のアルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシルアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリールまたはアルキルである。または、Ｒc およびＲd が組み合わさって、および／またはＲ’3 およびＲ’4 が組み合わさって、飽和または不飽和の５−または６−員環を形成してもよい。典型的には、アルキルおよびアルコキシ部分はＣ１からＣ１２までである。どの置換基でもアルキル部分またはアリール部分が、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、トリアルキルアンモニウム（アリール部分上を除く）、アルコキシ、アルキルチオ、アリール、または反応基によって任意に置換される。一般に、Ｒ’3 、Ｒ’4 、Ｒa 、Ｒb 、Ｒc 、およびＲd は独立して−Ｈまたは未置換アルキル基である。典型的には、Ｒa およびＲc は−Ｈであり、Ｒ’3 、Ｒ’4 、Ｒb 、およびＲd は、−Ｈまたはメチルである。
【００３０】
好ましくは、ＬおよびＬ’配位子は同じである。本明細書中でＬおよびＬ’に対する記載は、それぞれ入れ替えても良い。
【００３１】
式１では、ｃが錯体の電荷を示す整数である。一般に、ｃは正電荷、中性電荷、負電荷を示し、−１〜−５、０、または＋１〜＋５までのうちから選択される整数である。オスミウム錯体の多くは、ｃが＋１、＋２、または＋３である。
【００３２】
Ｘは対イオン（類）を表わす。適切な対イオンの例としては、ハロゲン基（例えば、フッ素基、塩素基、臭素基、またはヨウ素基）、サルフェート、ホスフェート、ヘキサフルオロホスフェート、およびテトラフルオロボレートのような陰イオン、およびリチウム、ナトリウム、カリウム、テトラアルキルアンモニウム、およびアンモニウムのような陽イオン（好ましくは、一価の陽イオン）が挙げられる。好ましくは、Ｘは塩素基のようなハロゲン基である。Ｘによって表わされる対イオンは必ずしも全て同じものであるとは限らない。
【００３３】
ｄは、対イオンの数を表わし、典型的には０〜５である。
【００３４】
Ｌ1 およびＬ2 は、配位結合によって遷移金属に結合される配位子である。Ｌ1 およびＬ2 は単座配位子であり、少なくとも一つが負に帯電した単座配位子である。Ｌ1 およびＬ2 は相互に入れ替えて使用してもよいが、単に便宜的な理由により通常Ｌ2 は負に帯電した配位子を表すことにする。本明細書中で、用語「負に帯電した配位子」は、配位原子自体が負に帯電し、正に帯電した金属への配位する際に負電荷が中和される配位子として定義される。例えば、塩素基またはフッ素基のようなハロゲン基はこの定義に当てはまり、一方、負に帯電したスルホネート基を有するピリジン配位子の場合、スルホネート基が配位に関与しないので上記の定義には当てはまらない。負に帯電した配位子の例として、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＮ、−ＳＣＮ、−ＯＨ、アルコキシ、アルキルチオ、およびフェノキシドが挙げられるが、これらに限定されるものではない。典型的には、負に帯電した単座配位子はハロゲン基である。
【００３５】
他の適切な単座配位子の例として、Ｈ2 Ｏ、ＮＨ3 、アルキルアミン、ジアルキルアミン、トリアルキルアミン、または複素環化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。どの配位子でもアルキル部分あるいはアリール部分が、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、トリアルキルアンモニウム（アリール部分上を除く）、アルコキシ、アルキルチオ、アリール、または反応基によって任意に置換される。単座配位子のどのアルキル部分も一般に１〜１２の炭素を含む。より典型的には、アルキル部分は１〜６の炭素を含む。他の実施形態では、単座配位子が少なくとも１つの窒素、酸素、または硫黄原子を含む複素環化合物である。適切な複素環単座配位子の例として、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピリジン、ピラジン、およびその誘導体が挙げられる。適切な複素環単座配位子として、次のように一般式３および４をそれぞれ有する置換および未置換のイミダゾール、並びに置換および未置換のピリジンが挙げられる。
【化３】
0004420899.tif 000006
【化４】
0004420899.tif 000007
【００３６】
式３において、Ｒ7 は、一般に、置換または未置換のアルキル、アルケニル、またはアリール基である。一般に、Ｒ7 は、置換または未置換のＣ１〜Ｃ１２のアルキルまたはアルケニル、あるいは、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＮ、アミノ、カルボキシ、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ１−Ｃ６アルキルチオ、Ｃ１−Ｃ６アルキルアミノ、Ｃ１−Ｃ６ジアルキルアミノ、Ｃ１−Ｃ６アルキルアミノカルボニル、Ｃ１−Ｃ６アルコキシ、Ｃ１−Ｃ６アルコキシカルボニル、およびＣ１−Ｃ６アルキルカルボキサミドからなる群から選択される置換基で任意に置換されたフェニルのようなアリールである。典型的なＲ7 は、反応基で任意に置換されたメチルまたはＣ１−Ｃ１２アルキル、あるいはＣ１−Ｃ２アルキル、Ｃ１−Ｃ２アルコキシ、−Ｃｌ、または−Ｆで任意に置換されたアリールである。
【００３７】
一般に、Ｒ8 、Ｒ9 およびＲ10は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＳＯ3 Ｈ、−ＮＨＮＨ2 、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、アルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルである。または、Ｒ9 およびＲ10が組み合わさって、飽和または不飽和の縮合５−または６−員環を形成する。置換基のアルキル部分は一般に１〜１２の炭素を含み、典型的には１〜６の炭素原子を含む。どの置換基でもアルキル部分またはアリール部分が、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、トリアルキルアンモニウム（アリール部分上は除く）、アルコキシ、アルキルチオ、アリール、または反応基によって任意に置換される。いくつかの実施形態では、Ｒ8 、Ｒ9 およびＲ10が−Ｈ、あるいは置換または未置換のアルキルである。好ましくは、Ｒ8 、Ｒ9 およびＲ10は−Ｈである。
【００３８】
式４において、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は独立して、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＮＯ2 、−ＣＮ、−ＣＯ2 Ｈ、−ＯＨ、−ＮＨ2 、アルコキシカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルカノイルアミノ、アリールカルボキサミド、ヒドラジノ、アルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、アルコキシアミノ、アルキルチオ、アルケニル、アリール、またはアルキルである。どの置換基でもアルキル部分またはアリール部分が、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、トリアルキルアンモニウム（アリール部分は除く）、アルコキシ、アルキルチオ、アリール、または反応基によって任意に置換される。一般に、Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、およびＲ15は、−Ｈ、メチル、Ｃ１−Ｃ２アルコキシ、Ｃ１−Ｃ２アルキルアミノ、Ｃ２−Ｃ４ジアルキルアミノ、または反応基置換のＣ１−Ｃ６低級アルキルである。
【００３９】
一例を挙げると、Ｒ11およびＲ15が−Ｈ、Ｒ12およびＲ14が同じで−Ｈまたはメチル、Ｒ13が、−Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１２のアルコキシ、−ＮＨ2 、Ｃ１〜Ｃ１２のアルキルアミノ、Ｃ２〜Ｃ２４のジアルキルアミノ、ヒドラジノ、Ｃ１〜Ｃ１２のアルキルヒドラジノ、ヒドロキシルアミノ、Ｃ１〜Ｃ１２のアルコキシアミノ、Ｃ１〜Ｃ１２のアルキルチオ、またはＣ１〜Ｃ１２のアルキルである。どの置換基でもアルキル部分またはアリール部分が、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、トリアルキルアンモニウム（アリール部分上は除く）、アルコキシ、アルキルチオ、アリール、または反応基によって任意に置換される。
【００４０】
適切な遷移金属錯体の例として、［Ｏｓ［１−メチル−２−（２−ピリジル）イミダゾール］2 （１−メチルイミダゾール）Ｃｌ］2+２Ｃｌ−（以下、［Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 （ＭＩＭ）Ｃｌ］2+２Ｃｌ- とも書く）があり、Ｌ1 が
0004420899.tif 000008
であり、Ｌ2 がＣｌ、ｃが＋２、ｄが２、ＸがＣｌ−、ＬおよびＬ’が次のとおりである。
0004420899.tif 000009
【００４１】
式１の遷移金属錯体として、さらにＬ、Ｌ’、Ｌ1 、およびＬ2 の一つ以上を介して重合体主鎖に結合されている遷移金属錯体も挙げられる。いくつかの実施形態では、重合体主鎖は、遷移金属錯体の配位子として機能する少なくとも１つの官能基を有する。このような重合体主鎖として、例えば、ポリ（４−ビニルピリジン）、およびポリ（Ｎ−ビニルイミダゾール）が挙げられ、ピリジン基およびイミダゾール基のそれぞれは遷移金属錯体の単座配位子として機能することができる。他の実施形態では、遷移金属錯体が、前駆重合体上の反応基と、（Ｌ、Ｌ’、Ｌ1 、およびＬ2 のうちの一つが上記のような反応基を含む式１の錯体のような）前駆遷移金属錯体の配位子上の反応基との間の反応による生成物とすることができる。適切な前駆重合体として、例えば、ポリ（アクリル酸）（式７）、スチレン／無水マレイン酸コポリマー（式８）、メチルビニルエーテル／無水マレイン酸コポリマー（ＧＡＮＴＲＥＺ重合体）（式９）、ポリ（ビニルベンジルクロライド）（式１０）、ポリ（アリルアミン）（式１１）、ポリリシン（式１２）、カルボキシ−ポリ（ビニルピリジン）（式１３）、およびポリ（４−スチレンスルホン酸ナトリウム）（式１４）が挙げられる。これらの式のところどころに現われる数ｎ、ｎ’およびｎ”はさまざまな値に変えることができる。単なる例示であるが、式１３では［ｎ’／（ｎ’＋ｎ”）］×１００％が、約５％〜約１５％であるのが好ましい。
【化７】
0004420899.tif 000010
【化８】
0004420899.tif 000011
【化９】
0004420899.tif 000012
【化１０】
0004420899.tif 000013
【化１１】
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【化１２】
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【化１３】
0004420899.tif 000016
【化１４】
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【００４２】
あるいは、遷移金属錯体は、他の基質または担体に対して錯体を固定または共役させるための一つ以上の反応基を有し、その例として、巨大分子（例えば、酵素）および表面（例えば、電極表面）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
重合体、基質、または他の担体へ反応結合するために、遷移金属錯体前駆物質は、重合体、基質、または担体上で反応基と反応する少なくとも一つの反応基を含む。典型的には、共有結合が二つの反応基間で形成されて結合が生じる。このような反応基、および結果として得られる結合の例を次の表１に示す。一般に、反応基のうちの一つは求電子試薬で、別の反応基は求核試薬である。
［表１］反応基、および得られる結合の例
0004420899.tif 000018
【００４４】
本発明の遷移金属錯体は、水または他の水溶液、または有機溶媒に溶解することができる。一般に、遷移金属錯体は、適切な対イオンまたはイオン類Ｘを有することによって、水または有機溶媒のいずれかに溶解することができる。例えば、Ｆ−、Ｃｌ−、およびＢｒ−のような小さな対陰イオン類を有する遷移金属錯体は水に溶ける傾向を示す。他方、Ｉ−、ＢＦ4 −、およびＰＦ6 −のようなかさばった対陰イオンを有する遷移金属錯体は、有機溶媒に溶ける傾向を示す。好ましくは、本発明の遷移金属錯体の溶解度は所望の溶媒に対し２５℃で約０．１Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）より大きい。
【００４５】
上記の遷移金属錯体は、バイオ流体中の検体検出用電気化学センサでの酸化還元反応媒介物として有用である。酸化還元反応媒介物として遷移金属錯体を使用することについては、例えば、米国特許第５，２６２，０３５号（特許文献１）、第５，３２０，７２５号（特許文献２）、第５，３６５，７８６号（特許文献３）、第５，５９３，８５２号（特許文献４）、第５，６６５，２２２号（特許文献５）、第５，９７２，１９９号（特許文献６）、第６，１３４，１６１号（特許文献７）、第６，１４３，１６４号（特許文献８）、第６，１７５，７５２号（特許文献９）、および第６，３３８，７９０号（特許文献１０）、および米国特許出願第０９／４３４，０２６号（特許文献１１）に記載され、その内容をすべて参照により本明細書に引用したものとする。本明細書に記載の遷移金属錯体は典型的には上記特許文献中に示された錯体の代わりに使用することができ、このように使用すると、得られる効果は著しく増し、次に示す本発明の遷移金属錯体の特有の特性が得られる。
【００４６】
一般に、本発明の酸化還元反応媒介物は、（例えば、溶液環境中で）作用電極上に、または作用電極に近接するように配置される。酸化還元反応媒介物は、作用電極と検体との間で電子を伝達する。いくつかの好ましい実施形態では、この伝達を促すために酵素も含まれている。例えば、グルコースの酵素触媒反応では、（典型的には酵素を介して）作用電極とグルコースとの間の電子を酸化還元反応媒介物が伝達する。特に酸化還元反応重合体は、作用電極上で非浸出性コーティングを形成する際に有用である。このようなコーティングは、例えば、作用電極上で酸化還元反応重合体を架橋結合することにより、または作用電極上で酸化還元反応重合体および酵素を架橋結合することにより形成することができる。
【００４７】
遷移金属錯体を用いることによって、正確であって、複製可能であり、迅速または連続的な分析をすることができる。遷移金属錯体酸化還元反応媒介物は、高速で電子を酵素または検体から受け取るか、あるいは酵素または検体に電子を伝達し、さらに電極と迅速に電子を交換する。通常、自己交換の速度、すなわち還元された酸化還元反応媒介物が酸化された酸化還元反応媒介物に電子を伝達するプロセスの速度は速い。このため、規定された酸化還元反応媒介物の濃度では、酵素（または検体）と電極との間の電子の輸送がさらに速くなり、これによって、センサの応答時間が短くなる。さらに、新規の遷移金属錯体酸化還元反応媒介物は、典型的には周辺光下で安定しており、使用、貯蔵、および輸送中の温度でも安定している。好ましくは、遷移金属錯体酸化還元反応媒介物は、使用時または貯蔵条件下で、酸化および還元以外の化学変化を受けないが、酸化還元反応媒介物は、例えば、水または検体と反応することによって活性化されるように構成することもできる。
【００４８】
検体、または、例えば、検体の加水分解によって検体から誘導した化合物を電解酸化または電解還元するために、遷移金属錯体を酸化還元酵素と組み合わせて酸化還元反応媒介物として使用することができる。一般に、酸化還元反応媒介物の酸化還元電位は、検体が電解酸化される場合、酸化還元酵素の酸化還元電位よりも正（つまり酸化側）であり、検体が電解還元される場合、負である。例えば、酵素としてグルコースオキシダーゼまたはＰＱＱグルコースデヒドロゲナーゼを用いたグルコースの電解酸化をするために使用される好ましい遷移金属錯体酸化還元反応媒介物の酸化還元電位は、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極に対して約−２００ｍＶから＋２００ｍＶの間にあり、最も好ましい媒介物はＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極に対して約−２００ｍＶから約＋１００ｍＶの間の酸化還元電位を有する。
【００４９】
遷移金属錯体の合成例
酸化還元反応媒介物として有用なさまざまな遷移金属錯体の合成例を以下に示す。特に断りがない限り、化学試薬は全てアルドリッチケミカル社（ウィスコンシン州ミルウォーキー）またはその他の業者から入手できる。示した数字はおおよその値である。
【００５０】
実施例１：［Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 （ＭＩＭ）Ｃｌ］2+２Ｃｌ−の合成
次に示すように、図示によって［Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 （ＭＩＭ）Ｃｌ］2+２Ｃｌ−の合成例を示す。
0004420899.tif 000019
【００５１】
２−（２−ピリジル）イミダゾールの合成
ピリジン−２−カルボキサルデヒド（１５１．４ｇ、１．４１ｍｏｌ）およびグリオキサール（Ｈ2 Ｏ中４０％、２０５ｍＬ、１．７９ｍｏｌ）の３００ｍＬエタノール（ＥｔＯＨ）溶液を、温度計および添加用漏斗付きの１Ｌ三口丸底フラスコに入れ氷浴で撹拌した。溶液を５℃未満に冷却し、濃縮ＮＨ4 ＯＨ（２８〜３０％、４８２ｍＬ、３．９３ｍｏｌ）を添加用漏斗から滴加した。溶液の温度が５℃未満に維持されるように、添加速度を調節した。添加が終わると、溶液の撹拌を１時間氷浴で続け、その後室温に戻して一晩続けた。撹拌プロセス中に、溶液は明るい黄色から暗褐色に変化した。
【００５２】
溶液を２Ｌ丸底フラスコに移し、ＥｔＯＨ溶媒をロータリーエバポレータによって除去した。生じた暗い色の粘性物質を、ＥｔＯＡｃ７００ｍＬを用いて４Ｌビーカーに移した。飽和ＮａＣｌ５００ｍＬを加え、混合物を２時間撹拌した。溶液を２Ｌ分離漏斗に注ぎ、暗い色のタール状物を廃棄した。有機層を溶液から分離し、水層をＥｔＯＡｃ（１回の抽出当たり５００ｍＬのＥｔＯＡｃ）で数回抽出した。その後、無水Ｎａ2 ＳＯ4 を用いて有機層を一晩乾燥させ、その結果得られた混合物を重力式ろ過によってろ過し、Ｎａ2 ＳＯ4 をＥｔＯＡｃ（４×５０ｍＬ）で洗い、溶液をロータリーエバポレータによって約３００〜４００ｍＬに濃縮した。濃縮溶液を１Ｌ三角フラスコに移し、必要に応じてＥｔＯＡｃをさらに加えて体積を約４００〜５００ｍＬに合わせた。溶液を１〜２日間４℃で放置し、大きな琥珀色の結晶を形成させた。結晶を吸引ろ過によって集め、冷たいＥｔＯＡｃ（２０〜３０ｍＬ）で洗浄した。濾液には大量の生成物が含まれているので、さらに濃縮および結晶化処理を実施した。得られた結晶を合わせ、２日間、高真空下、４０〜４５℃で乾燥させた。２−（２−ピリジル）イミダゾールの収量は約７５ｇだった。
【００５３】
１−メチル−２−（２−ピリジル）イミダゾールの合成
ピリジン−２−カルボキサルデヒド（５０．５ｇ、０．４７ｍｏｌ）およびグリオキサール（Ｈ2 Ｏ中４０％、６８．３ｍＬ、０．６０ｍｏｌ）を１００〜１５０ｍＬエタノール（ＥｔＯＨ）に入れたものを、温度計および添加用漏斗付きの１Ｌ三口丸底フラスコ中で氷浴をして撹拌した。溶液を５℃未満に冷却し、濃縮ＮＨ4 ＯＨ（２８〜３０％、１６１ｍＬ、１．３１ｍｏｌ）を添加用漏斗から滴加した。溶液の温度が５℃未満に維持されるように、添加速度を調節した。添加が終わると、溶液の撹拌を１時間氷浴で続け、その後室温に戻して一晩続けた。撹拌プロセス中に、溶液は明るい黄色から暗褐色に変化した。
【００５４】
溶液を１Ｌ丸底フラスコに移し、ＥｔＯＨおよびＨ2Ｏ溶媒を５０℃でロータリーエバポレータによって除去した。生じた物質を２４時間、高真空下、約５０℃でさらに乾燥させ、次に、無水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶かした。この溶液を、追加のＤＭＦを用いて（ＤＭＦの合計は４５０〜５００ｍＬ）、還流冷却器を備えた１Ｌ三口丸底フラスコへすぐに移し、次に撹拌した。ナトリウムｔ−ブトキシド（４８．９ｇ、０．５１ｍｏｌ）を漏斗からすばやく加え、約１時間撹拌し続け、暗褐色の均質な溶液を得た。次に、ヨウ化メチル（３４．５ｍＬ、０．５６ｍｏｌ）を１．５〜２時間かけて、添加用漏斗から滴加し、ＮａＩの白色沈殿物を得た。混合物を室温で一晩中撹拌すると、その色は暗褐色から明るい茶色に変わった。次に、ＥｔＯＡｃが１．５ｍＬ入っているビーカーへ混合物を注ぎ、ブフナー漏斗を使用して吸引ろ過し、ＮａＩ沈殿物を除去した。さらにＥｔＯＡｃ（３×１００ｍＬ）を用いて沈殿物を洗浄した。濾液は２Ｌ丸底フラスコに移し、ロータリーエバポレータにかけて濃縮し、ＥｔＯＡｃを除去した。
【００５５】
生じた粘性物質を最少量のＥｔＯＡｃを用いて１Ｌビーカーに移し、次に、ＥｔＯＡｃをロータリーエバポレータによって除去した。低真空ダイヤフラムポンプおよび油浴を使用して、減圧蒸留により残りのＤＭＦを除去した。ＤＭＦを完全に除去してから、生成物を高真空下、１００〜１１０℃で蒸留した。１−メチル−２−（２−ピリジル）イミダゾールの収量は約３６ｇだった。
【００５６】
Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 Ｃｌ2 の合成
還流冷却器を備え且つ温度制御した油浴に浸された２５０ｍＬ三口丸底フラスコ中で、１−メチル−２−（２−ピリジル）イミダゾール（３．４ｇ、２１．４ｍｍｏｌ）およびヘキサクロロオスミウム酸アンモニウム（ＩＶ）（４．７ｇ、１０．７ｍｍｏｌ）を、無水エチレングリコール（８６ｍＬ）と合わせた。反応混合物を約１５分間Ｎ2 で脱気した。ヒータをつけて油浴を加熱する一方、混合物をＮ2 下で撹拌し、反応を約２時間１３０℃で進行させ、続いて約２８時間１４０℃で進行させ、反応中に形成された中間体を完全に最終生成物に変えた。溶液を室温に冷却し、次に、フリットガラス漏斗を用いて２５０ｍＬ三口丸底フラスコへ吸引ろ過した。このとき漏斗に残った小量のオレンジ色沈殿物を廃棄した。次に、溶液（溶液Ａ）を１５分間Ｎ2 で脱気し、Ｎ2 下で保持した。
【００５７】
次に、氷／水浴中で冷却され且つ温度計を備えた５００ｍＬ三口丸底フラスコ中で、脱イオン化Ｈ2 Ｏ（３２０ｍＬ）をＮ2 によって脱気した。１５分間脱気した後、Ｎ2 下でハイドロサルファイト（８５％、９．３１ｇ、５３．５ｍｍｏｌ）を直ちに加え、さらに１０〜１５分間脱気を続けた。溶液（溶液Ｂ）の温度は５℃未満だった。次に、約０．５時間すばやく撹拌しながらカニューレによって溶液Ａを溶液Ｂに加え、Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 Ｃｌ2 の暗い紫色の細い沈殿物を形成させた。さらに０．５時間、Ｎ2 下で撹拌を続けた。生じた懸濁液を、０．４または０．３ミクロンのナイロン膜によって吸引ろ過した。空気接触を最小限にするために窒素下でカニューレを用い、懸濁液を吸引漏斗に移した。次に、暗い紫の沈殿物を、最小限の氷冷水（２×５ｍＬ）を用いて洗浄した。少なくとも２４時間の凍結乾燥によって、沈殿物を直ちに乾燥させた。Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 Ｃｌ2 の収量は約５．６ｇだった。
【００５８】
［Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 （ＭＩＭ）Ｃｌ］2+２Ｃｌ- の合成
還流冷却器付き２Ｌ三口丸底フラスコ中で、無水エタノール（１Ｌ）を１５分間Ｎ2 で脱気した。Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 Ｃｌ2 （３．１ｇ、５．３５ｍｍｏｌ）を、Ｎ2 下で漏斗からすばやく加えた。懸濁液を撹拌し、加熱して還流した。次に、１−メチルイミダゾール（０．４３ｍＬ、５．３５ｍｍｏｌ）をシリンジによって直ちに加えた。反応が終わるまで還流を続けた。反応中に、溶液は暗褐色から紫茶色に変わった。溶液を室温まで冷却し、次にフリットガラス漏斗を用いて吸引ろ過した。次に、溶媒をロータリーエバポレータによって除去し、還元形の粗生成物を得た。
【００５９】
バイオラッドのＡＧ  １−Ｘ４塩化物樹脂約４０ｍＬ、または好ましくはアルドリッチのＤｏｗｅｘ−１−塩化物８０ｍＬがはいった４００ｍＬビーカーに、３０〜５０ｍＬのＨ2 Ｏを用いて生成物を移した。混合物を約２４時間、大気中で撹拌し、Ｏｓ（ＩＩ）をＯｓ（ＩＩＩ）に変換させた。次に、混合物を吸引ろ過し、樹脂をＨ2 Ｏ（５×３０ｍＬ）で洗浄した。濾液を集め、真空下、３５℃でロータリーエバポレータによって約５０ｍＬになるまで濃縮した。
【００６０】
溶液をＬＨ−２０カラム（２”×２２”）に入れ、Ｈ2Ｏで溶出させた。各画分を５０ｍＬとして回収し、ＣＶによって分析すると、生成物に関連した紫褐色の主要バンドが見られた。純粋な生成物を含んでいる画分を集め、ロータリーエバポレータによって約１５０ｍＬまで濃縮した。次に、溶液を凍結乾燥し、生成物を得た。［Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 （ＭＩＭ）Ｃｌ］2+２Ｃｌ−の収量は約２．４ｇだった。
【００６１】
本明細書に記載のように、［Ｏｓ（Ｐｙ−ＭＩＭ）2 （ＭＩＭ）Ｃｌ］2+２Ｃｌ- は酸化還元反応媒介物のように特に有用な遷移金属錯体である。
実施例２：１−フェニル−２−（２−ピリジル）イミダゾールの合成
次に示すように、さらに図示によって、１−フェニル−２−（２−ピリジル）イミダゾールの合成例を示す。この例は、１−（２−ピリジル）イミダゾールまたはその誘導体、および（例示のように）ヨードベンゼン誘導体またはブロモベンゼン誘導体から１−アリール−置換２−（２−ピリジル）イミダゾールをどのようにして作るのかを示すものである。
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【００６２】
電磁撹拌機および還流冷却器を備えた２５０ｍＬ丸底フラスコ中で、２−（２−ピリジル）イミダゾール（６．９１ｇ）、ヨードベンゼン（１１．４７ｇ）、Ｃｓ2 ＣＯ3 （２５ｇ）、および銅粉末（１５ｇ）を、６０ｍＬ無水ＤＭＦと混合した。混合物を室温で１５分間、Ｎ2 で脱気し、次に、２４時間油浴中のＮ2 下で還流した。生じた混合物を室温まで冷却し、吸引ろ過して固体の副生成物を除去した。濾液をＥｔＯＡｃ（３×１００ｍＬ）で抽出した。有機層を集め、Ｈ2 Ｏ（２×１００ｍＬ）で洗浄し、次に飽和ＮａＣｌ（２×１５０ｍＬ）で洗浄し、これに続けて無水Ｎａ2 ＳＯ4 で乾燥させた。溶媒を蒸発させると、粗１−フェニル−２（２−ピリジル）イミダゾールが得られた。この粗生成物は通常、酸化還元反応媒介物の生成に使用できる程度に十分純粋なものであるが、シリカゲルカラムを使用し、ＭｅＯＨ／ＣＨＣｌ3 で溶出してさらに精製してもよい。
【００６３】
上述した１−フェニル−２−（２−ピリジル）イミダゾール生成物は、上記実施例１で１−メチル−２−（２−ピリジル）イミダゾールを使用したときとほぼ同じ方法によって、オスミウム錯体のような遷移金属錯体の合成に使用することができる。
【００６４】
別の遷移金属錯体の例
本発明による酸化還元反応媒介物として機能する別の遷移金属錯体を、媒介物番号１〜１３として以下の表２に示す。また、これらの酸化還元反応媒介物に対する酸化還元電位（ｐＨ７のＰＢＳ緩衝液中の標準Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極に対するＥ1/2 （ｍＶ））も得られたものについて示している。
【００６５】
さらに、表３および表４には、さまざまなこれらの酸化還元反応媒介物、およびそれぞれに対する酸化還元電位、ならびに以下に記載するように、集めた電荷（μＣ）対血液などのバイオ流体の所定体積（〜３１５ηＬ）中のグルコース濃度（ｍｇ／ｄＬ）の実質的な線形プロットの傾きｋが示されている。既知の酸化還元反応媒介物の比較情報、すなわち番号Ｉ、Ｘ、ＸＩＩ、およびＸＩＩＩの比較用媒介物も示す。表３および表４の傾きのデータは、それぞれ条件Ａおよび条件Ｂの下でテストされた酸化還元反応媒介物に関するもので、次に記載するように各条件はインクのロットが異なっていることに起因するものである。
【００６６】
すなわち、これらの傾きのデータは、各媒介物および酵素の混合物で作用電極上をコーティングした各テストから得られたものである。作用電極は、プラスチック基板上に導電性インクを層状にすることによって作った。当該技術で周知である標準処理を用い、作用電極を対極／参照電極とともにに積層した。対極／参照電極は、プラスチック基板上にＡｇ／ＡｇＣｌインクを層状にすることによって作った。異なるインクのロットで作ったテスト用ストリップセンサの変化を規定の方法によって観察した。つまり、表３に示す条件Ａは、一つのロットから作られた一連のテスト用ストリップを使用してテストをしたことを意味する。同様に、表４の条件Ｂは、条件Ａで使用したものとは別の一つのロットから作られた一連のテスト用ストリップを使用してテストを行ったことを意味する。したがって、表３および表４に示される傾きのデータを比較してはならず、媒介物の性能について表３または表４の一方に示された傾きのデータを比較することが意味のある比較である。
［表２］本発明の低電位媒介物の例
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［表３］低電位オスミウム媒介物および既知の比較用媒介物の例、および条件Ａでの各特性
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［表４］低電位オスミウム媒介物および既知の比較用媒介物の例、および条件Ｂでの各特性
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【００６７】
本発明の遷移金属錯体は、特別な電気化学的特性を有しているので、電気化学センサへの適用に非常にふさわしいものである。例えば、上に示したように、媒介物の酸化還元電位はＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極に対し約０ｍＶから約−２００ｍＶまでの範囲にあって、一般に低い値である。これらの酸化還元電位は、媒介物の速度を速くする範囲にあり、且つ妨害する虞のある物質種の電気化学的活性を最小限に抑えるような範囲にあるので、電気化学センサに適用する上で特に望ましいものである。すなわち、番号１〜１３の媒介物は、本発明による電気化学的に望ましい媒介物の例示である。
【００６８】
上述した妨害する虞のある物質種が何であるかは、特定の電気化学センサの用途によって異なる。例を挙げると、電気化学センサの用途がバイオ流体である血液に関する場合、妨害する虞のある物質種としてはアスコルビン酸、アセトアミノフェン、および尿酸がある。番号１〜１３の媒介物は、媒介物の効率を犠牲にすることなく、このような妨害する虞のある物質種の電気化学的活性を最小限に抑えるのに適した電位で動作する電気化学的に望ましい媒介物の例示である。
【００６９】
さらに、本発明の遷移金属錯体は、作用電極で電荷を集める能力に優れ、このため測定対象である検体の濃度に対するセンサの感度がさらに増すので、この錯体は電気化学センサへ適用すると特に有効な酸化還元反応媒介物となる。例を挙げると、グルコースセンサのような電気化学バイオセンサの一般的な動作では、グルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼのような酵素が還元され、特定のプロセスに従って作用電極にその電子を伝達する。このプロセスでは、酸化還元反応媒介物の酸化形が還元された酵素と相互作用することによって、電子を受け取り還元される。還元された媒介物は、一般的には任意の拡散によって、作用電極の表面へ移動し、集めた電子を電極に伝達し、これによって酸化される。
【００７０】
理想の状態では、各グルコース分子が上述したプロセスで二つの電子を失うので、作用電極で集められた電子または電荷の合計量が、酸化されたグルコース分子の数の２倍に等しくなるはずである。しかしながら、実際には、電子が酵素から電極まで移動している間に「失われるかもしれない」ので、通常、集められた電荷の合計量は理想値または理論値よりも少なくなることがほとんどである。例えば、還元された酵素が、酸化還元反応媒介物にではなく、酸素あるいは他の化学種に電子を伝達することも考えられる。このため、効果的な酸化還元反応媒介物とは、酵素からの電子の奪い合いを有利に進めることのできる物質でなければならない。
【００７１】
また、理想の状態では、酸化還元反応媒介物が酵素から電子を受け取ったあと、作用電極上で酸化されるまでに、酸素またはセンサ内に存在する他の化学物質など酸化力のある別の物質種に電子を伝達してはならない。このため、上述したように、優れた媒介物は、還元された酵素からの電子の奪い合いを有利に進めることのできる物質であり、酸化される場所である作用電極に向かって任意に拡散しているあいだは、実質上化学的に不活性な物質でなければならない。
【００７２】
所定の体積のバイオ流体に対し作用電極で集められた電荷の合計量に基づいてバイオ検体の検出をする電量分析ベースの電気化学バイオセンシングにおいて、効率の良い媒介物は特に重要である。作用電極で集められる電荷が大きいほど、センサに有利に働き、センサは高感度になる。電量分析に基づいたグルコースセンサの場合、例えば、所定体積のバイオ流体で集められた電荷μＣをｙとし、μＣ／（ｍｇ／ｄＬ）の傾きをｋとし、グルコース濃度ｍｇ／ｄＬをｘとし、バックグラウンドチャージに基づいた切片をｂとする方程式ｙ＝ｋｘ＋ｂによって定義される電荷対グルコース濃度の線形プロットの傾きの値によってセンサの感度を特徴づけることができる。上述した傾きに関し、すでに示したように、塩素配位子を有する番号１〜１３の媒介物のように負に帯電した配位子を有する本発明の媒介物は、番号Ｉ、Ｘ、ＸＩＩ、ＸＩＩＩの比較用媒介物によって例示されるような金属酸化還元中心を囲む複素環の窒素含有配位子を有する媒介物より著しく高い傾き値を有する（例えば、表３では約２８％から約４８％高くなっていて、表４では約１１％から約１８％高くなっている）。
【００７３】
上述したデータによって示された遷移金属錯体の好ましい特性から、これらの錯体が特に望ましい酸化還元反応媒介物であることがわかる。グルコースの電気化学的検出のような電気化学センサに適用すると、遷移金属錯体は、還元された酵素から効果的に電子を集め、電子を作用電極に渡すまでは、この集めた電子を効果的に保持する。
【００７４】
本明細書に記載のように、本発明の遷移金属錯体は電気化学センサの酸化還元反応媒介物として有効に利用される。これらの媒介物の反応速度は非常に速いので、上記のような媒介物、酵素、および／またはセンサ装置の作用電極の間での電子交換は迅速に行われ、特に、酸素のような別の電子捕捉剤に伝達される虞のある電子の作用電極への伝達を促すのに十分なほど速く行われる。番号１〜１３の媒介物に対して上記で挙げられた好ましい傾きの値ｋによって示されるように、Ｌ2 が塩素配位子のような負に帯電した配位子である場合、式１の媒介物の電子伝達の効率が増す。これと比較すると、番号Ｉ、Ｘ、ＸＩＩ、ＸＩＩＩの比較用媒介物に対して上記で挙げられた傾きの値は小さく、これを反映して、複素環の窒素含有配位子のような中性配位子Ｌ2 を有する媒介物は、酵素から作用電極まで電子を伝達する能力が劣っている。
【００７５】
さらに、本発明の遷移金属錯体媒介物は、酵素および電極表面以外の化学種に対し化学反応性の点では完全に安定している。例を挙げると、媒介物と酵素との間の電子伝達反応および作用電極での電気化学的酸化還元反応が媒介物の関与する好ましくは主な反応であるような化学的安定性を、さらに好ましくは唯一の反応であるような化学的安定性を、本発明の媒介物は有している。この化学的安定性は、Ｌ2 が負に帯電した単座配位子である式１の媒介物が、Ｏｓ2+/3+ のような酸化還元反応中心を空間的または立体化学的に保護する「かさばった」化学配位子Ｌ1 を有する場合に増し、これによって、基本的に望ましい化学活性および電気化学活性を上回るような不適当な化学反応が減る。上記番号１〜１３の媒介物は、このような「かさばって」いて化学的に安定した本発明の媒介物の具体例である。
【００７６】
さらに例を挙げると、好ましくは通常の使用、貯蔵、および輸送条件下で、媒介物が温度的および光学的に安定するような熱的および光化学的安定性を、本発明の媒介物は有する。例えば、本発明の媒介物は、普通の照明条件下で容易に取り扱うことができ、室温で少なくとも約１８か月間保存することができ、約５７℃で少なくとも約２週間保存することができる。上記番号１〜１３の媒介物は、このような熱的および光化学的に安定した本発明の媒介物の具体例である。
【００７７】
本発明の媒介物は、電子伝達速度が最適な速度または最大限の速度になるような範囲に、またバイオ流体中に共存している共通の妨害種の影響を最小限にするような範囲に所望の酸化還元電位を有する。上記番号１〜１３の媒介物は、適切な酸化還元電位の媒介物の具体例である。
【００７８】
さらに、本発明の遷移金属錯体媒介物は望ましい溶解度特性を有し、通常、所望の溶媒に対し、典型的には水溶媒または水が混和している溶媒に対し２５℃で約０．１ｍｏｌ／ｌより大きい溶解度を有する。式１の対イオンまたは対イオン類Ｘを調節するだけで、選択した水または有機の溶媒に対し望ましい溶解度を得ることができるという効果を奏する。
【００７９】
要約すると、本発明は、電気化学センサの応用で酸化還元反応媒介物として特に有用である新規の遷移金属錯体を提供する。好ましい酸化還元反応媒介物は、酵素と作用電極との間で電子を迅速に交換するもので、安定しており、容易に合成でき、人体内のさまざまな体液中の検体など、さまざまな検体の電解酸化に適した酸化還元電位を有するものである。本発明の媒介物の記載は、ほとんどがグルコース検出についてであったが、本発明の媒介物は、例えば、乳酸のような他の検体を検出する際にも役立つ。一般に、特定の検体を検出するために使用される酵素の酸化還元電位が、媒介物の酸化還元電位に対して負である場合、この媒介物はその検体を検出する用途に適している。本発明の遷移金属錯体は、有利な特性および特徴を有するので、ヒトの糖尿病の診断および経過観察をする上で特に重要なグルコースの電気化学的検出に適用して利用するための理想的な選択肢となる。
【００８０】
本発明のさまざまな態様および特徴について、確証または理論に基づき説明または記載をしてきたが、本発明はこの確証または理論のいずれにも拘束されるものではないことは明らかである。さらに、本発明が関わる技術分野の当業者であれば、本発明に適用できると考えられる多数の構造のほか、さまざまな変更、等価なプロセスがあることは、本明細書を見直せばすぐにわかることである。本明細書中のさまざまな実施形態および特定の実施例によって、本発明のさまざまな態様および特徴を記載してきたが、本発明が添付の請求項の最大の範囲内で保護を受ける権利があることは明らかである。