(57)【要約】反応生成物の収率を計算する方法は、第１のリンク、参照物質、および結合部位を有する第２のリンクを備えた固体担体を提供することを含む。第２のリンクの結合部位に１ステップ以上の化学反応を行って反応生成物を生成させる。参照物質および反応生成物の量を測定し、測定された参照物質の量および測定された反応生成物の量に少なくとも部分的に基づいて反応生成物の収率を決定する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応生成物の収率を計算する方法であって、
第１のリンク、参照物質、および結合部位を有する第２のリンクを備えた固体担体を提供するステップ、
該第２のリンクの結合部位に１ステップ以上の化学反応を行って反応生成物を生成させるステップ、
該参照物質および該反応生成物の量を測定するステップ、ならびに、
測定された該参照物質の量および測定された該反応生成物の量に少なくとも部分的に基づいて該反応生成物の収率を決定するステップ、
を含む、上記方法。
【請求項２】
前記化学反応ステップが、前記結合部位を化学ビルディングブロックと反応させて前記反応生成物を生成させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記化学反応ステップが、前記結合部位を第１の化学ビルディングブロックと反応させて中間生成物を生成させるステップ、および、該中間生成物を第２の化学ビルディングブロックと反応させて前記反応生成物を生成させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記化学反応ステップが、前記結合部位を第１の化学ビルディングブロックと反応させて中間生成物を生成させるステップ、および、該中間反応生成物の化学変換を行って前記反応生成物を生成させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記測定ステップが、前記参照物質および前記反応生成物のイオンの数をカウントするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記決定ステップが、前記反応生成物のカウントされたイオンの数を前記参照物質のカウントされたイオンの数で割るステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
質量分析計を用いて反応の生成物の収率を計算する方法であって、
複数の固体担体から開裂させた参照物質および反応生成物のイオンの数をカウントするステップ、
該参照物質および該生成物の所与の質量分析計による検出効率を決定するステップ、ならびに、
関連する該参照物質のカウントされたイオンの数量、該反応生成物に対応するイオンのカウント数、および決定された効率に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの該反応生成物の収率を決定するステップ、
を含む、上記方法。
【請求項８】
前記効率決定ステップが、各前記参照物質のイオンカウントと、関連する反応生成物のイオンカウントにある係数を乗じたものの合計とを等号でつないだ個々の方程式からなる連立方程式を作成し、該方程式を解いて該係数を求めるステップを含み、かつ、前記収率決定ステップが、該係数に各生成物のイオンカウントの数を乗じ、この積を関連する参照物質のイオンカウントの数で割るステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数の化学反応の収率を評価する方法であって、
それぞれが、第１のリンク、参照物質、および結合部位を有する第２のリンクを含む複数の固体担体を提供するステップ、
該第２のリンクの結合部位に異なる反応条件下で１ステップ以上の化学反応を行って、各固体担体について反応生成物を生成させるステップ、
測定された該参照物質の量に少なくとも部分的に基づいて該反応生成物の収率を決定するステップ、ならびに、
該収率を該反応条件に関連づけるステップ、
を含む、上記方法。
【請求項１０】
前記固体担体が前記化学反応を行ったときに使用された反応条件を指し示す反応条件コードをさらに含み、かつ、該反応条件コードを解読して前記反応条件を決定するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記化学反応ステップを行うときに前記固体担体を混合するステップおよび分割するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記固体担体のそれぞれからの前記参照物質および生成物のイオンの数をカウントするステップ、前記参照物質および前記生成物の質量分析計による検出効率を決定するステップ、ならびに、各参照物質のイオンカウント、各反応生成物のイオンカウント、および決定された効率に少なくとも部分的に基づいて、各反応生成物の収率を決定するステップ、をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記効率決定ステップが、各前記参照物質のイオンカウントと、関連する反応生成物のイオンカウントにある係数を乗じたものの合計とを等号でつないだ個々の方程式からなる連立方程式を作成し、該方程式を解いて該係数を求めるステップを含み、かつ、前記収率決定ステップが、該係数に各生成物のイオンカウントの数を乗じ、この積を関連する参照物質のイオンカウントの数で割るステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
反応生成物の収率を計算する方法であって、
第１のリンク、参照物質、および結合部位を有する第２のリンクを備えた構築物を提供するステップ、
該第２のリンクの結合部位に１ステップ以上の化学反応を行って反応生成物を生成させるステップ、
該参照物質および該反応生成物の量を測定するステップ、ならびに、
測定された該参照物質の量および測定された該反応生成物の量に少なくとも部分的に基づいて該反応生成物の収率を決定するステップ、
を含む、上記方法。
【請求項１５】
前記構築物が固体担体を含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、一般的には化学の分野に関し、特定的には反応生成物の収率の測定に関する。特定の一態様において、本発明は、反応生成物の収率の決定を支援するための質量分析の使用に関する。本発明はまた、反応の収率を増大させるのに使用しうる方法に関する。
【０００２】
現代の化学の重要な研究対象は、たとえば、医薬、洗浄剤、塗料などの多数の用途で使用しうる多種多様な化学製品の製造である。そのような化学物質を製造するために、１種以上の化学物質を反応させて１種以上の反応生成物を生成させる。
【０００３】
化学製品を製造する多くの方法は、化学反応が行われる１つ以上の連結部位を有する固体担体を利用する。さらに、ある反応シーケンスで種々の化学ビルディングブロックを反応させる、１つ以上のコンビナトリアル工程を利用することもある。そのような方法は、比較的大きな化学ライブラリーの作製に有効である。しかしながら、これらの大きなライブラリーでは、それぞれの反応生成物を比較的少量で生成させると、それらの反応生成物の収率を有効に決定することが困難になる。とはいうものの、反応生成物を生成させる場合、得られる収率は化学者にとってきわめて重要である。所望の生成物の最大収率を与える反応条件を同定することは、望ましいことであるとともに商業上重要である。
【０００４】
したがって、本発明は、有効かつ高スループットな方式で反応生成物の収率を測定する方法に関する。また、本発明は、反応生成物の収率の増大を可能にする方法に関する。
【０００５】
発明の概要
本発明の一態様において、反応生成物の収率を計算する方法を提供する。この方法は、第１のリンク、参照物質、および結合部位を有する第２のリンクを備えた固体担体を利用する。第２のリンクの結合部位に１ステップ以上の化学反応を行って反応生成物を生成させる。参照物質および反応生成物の量を測定して、測定された参照物質の量および測定された反応生成物の量に少なくとも部分的に基づいて反応生成物の収率を決定する。たとえば、測定ステップは、参照物質および反応生成物のイオンの数をカウントするステップを含んでいてもよく、こうすると、反応生成物のカウントされたイオンの数を参照物質のカウントされたイオンの数で割ることにより収率を決定することが可能である。
【０００６】
一態様において、化学反応ステップは、結合部位を化学ビルディングブロックと反応させて反応生成物を生成させるステップを含む。あるいは、化学反応ステップは、結合部位を第１の化学ビルディングブロックと反応させて中間生成物を生成させるステップ、および、中間生成物を第２の化学ビルディングブロックと反応させて反応生成物を生成させるステップを含んでいてもよい。さらにあるいは、化学反応ステップは、結合部位を第１の化学ビルディングブロックと反応させて中間生成物を生成させるステップ、および、中間反応生成物の化学変換を行って反応生成物を生成させるステップを含んでいてもよい。
【０００７】
他の実施形態では、質量分析計を用いて反応生成物の収率を計算する方法は、参照成分および複数の固体担体から開裂させた対応する反応生成物のイオンの数をカウントするステップを含む。次に、参照物質および生成物の所与の質量分析計による検出効率を決定する。関連する参照物質のカウントされたイオンの数量、反応生成物に対応するイオンのカウント数、および決定された効率に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの反応生成物の収率を計算する。
【０００８】
好都合には、質量分析計による参照物質および反応生成物の検出効率は、各前記参照物質のイオンカウントと、関連する反応生成物のイオンカウントにある係数を乗じたものの合計とを等号でつないだ個々の方程式からなる連立方程式を作成することにより決定し得る。該方程式の係数を解いた後に、該係数に各生成物のイオンカウントの数を乗じ、この積を関連する参照物質のイオンカウントの数で割ることにより収率を計算することができる。
【０００９】
さらに他の実施形態では、所与の反応シーケンスの収率を増大させようとしてさまざまな反応条件を用いるときに複数の化学反応の収率を評価する方法を提供する。この方法のために、それぞれが、第１のリンク、参照物質、および結合部位を有する第２のリンクを含む複数の固体担体を提供する。第２のリンクの結合部位に異なる反応条件下で１ステップ以上の化学反応を行って、それぞれの固体担体について反応生成物を生成させる。測定された参照物質の量に少なくとも部分的に基づいて反応生成物の収率を決定する。次に、収率を反応条件に関連づけることにより、どの反応条件が最良の収率を提供したか決定することが可能である。さらに、なんらかの副生成物を評価することにより、この工程が所与の反応生成物を生成させるのに有用であるかを判定することも可能である。
【００１０】
好都合には、固体担体は、化学反応を行うときに使用された反応条件を指し示す反応条件コード（参照物質としても役立ちうる）をさらに含んでいてもよい。次に、このコードを解読して反応条件を決定することが可能である。当技術分野で公知のミックス−スプリット（ｍｉｘ ａｎｄ ｓｐｌｉｔ）法を用いて反応を行う場合、そのようなコードの使用は特に有用である。利用しうる代表的な反応条件としては、時間、温度、溶媒、試薬、圧力、触媒などが挙げられる。
【００１１】
本発明はまた、固体担体と、結合部位を有する連結成分とを含む代表的な化学構築物を提供する。リガンド成分を結合部位に連結させる。構築物にはまた、リガンド成分を生成させるときに利用する少なくとも１つの反応条件に関するコード化された情報を含むコード成分が含まれる。このようにして、単にコード成分を評価するだけで反応条件を決定することが可能である。好ましくは、コード成分は、質量分析計を用いて判読可能な質量コードを含む。コードの質量を測定した後、ルックアップテーブルを探索して反応条件を同定する。
【００１２】
図面の簡単な説明
後述の「図面の簡単な説明」の項を参照されたい。
【００１３】
発明の実施の形態
本発明の一態様は、反応生成物の収率の測定に関する。本発明は、本質的にはいかなるタイプの反応生成物の場合にも有用であるが、１種以上の化学ビルディングブロックを固体担体上の連結部位に反応させるコンビナトリアルケミストリーの方法を用いて形成される反応生成物の場合に特に有用であり得る。たとえば、本発明は、Ｈ． Ｍａｒｉｏ Ｇｅｙｓｅｎら、”コンビナトリアルライブラリーの同位体または質量によるコード化（Ｉｓｏｔｏｐｅ ｏｒ Ｍａｓｓ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ）” Ｃｈｅｍ． ＆ Ｂｉｏｌ． Ｖｏｌ． ＩＩＩ， Ｎｏ． ８， ｐｐ． ６７９−６８８， １９９６年８月およびＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／０５７０１号に概説されているような化学構築物を用いて作製された化学ライブラリーの場合に有用であり得る。それらの全開示内容は、参照により本明細書に組み入れられるものとする。さらに、本発明の方法は、固相化学の場合に有用であるが、液相化学にも同様に適用しうることは理解されよう。たとえば、本発明の方法は、２０００年７月２６日に出願された同時係属中の米国特許出願第０９／６２５，７８２号に記載されている液相構築物に使用することが可能である。その全開示内容は、参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【００１４】
ライブラリーを作製した後、生成物およびその収率を評価する１つの便利な方法は、質量分析を用いる方法である。本発明によれば、サンプルを固体担体から開裂させて溶解状態にする。溶液を質量分析計に注入し、そこで、微細なスプレーをイオン化させ、１つ以上の小さな開口部に通してチャンバー内に入れ、チャンバー内でイオンの分離およびカウントを行う。質量分析計を用いてイオンの分離およびカウントを行うことについては当技術分野で周知であり、これ以上説明しない。あるいは、分光光度法などの当技術分野で公知の他の方法を用いて、得られた物質を測定することも可能である。
【００１５】
質量分析計を用いて反応生成物を評価する場合、質量分析計は分子ごとに異なる処理を行う可能性がある。したがって、それぞれの分子についてカウントされたイオンの数は、反応生成物を含有する注入溶液中で見いだされる比率と同一の比率ではない可能性がある。分子の処理およびカウントに影響を及ぼしうる因子としては、たとえば、イオン化の程度、分子種を液滴形態から気相状態に変換する方法、分子種を質量分析計の低圧側に移動させる効率などが挙げられる。
【００１６】
本発明は、固体担体に連結された参照物質を利用することにより、そのような影響を補償する。第２のリンクは、参照物質に結合され、かつ化学反応が行われる連結部位を有する。そのような構成で、複数のサンプルを固体担体から開裂させ、質量分析計に導入して、参照物質および任意の出発物質、中間生成物または最終反応生成物のイオンをカウントすることが可能である。該物質および生成物の質量分析計による検出効率の関数である１つ以上の係数を含む連立方程式を作成することが可能である。十分な方程式が与えられれば、係数を決定することが可能である。任意に、多数の追加の方程式を用いて、得られた係数に統計解析処理を施し、係数のそれぞれをさらに規定することも可能である。
【００１７】
次に、反応生成物のイオンカウントにそれに関する係数を乗じて、この積を参照物質のイオンカウントで割ることにより、収率を決定することが可能である。あるいは、反応生成物のそれぞれに対して標準曲線を作成し、この曲線を用いて関連する収率を調べることにより、収率値を決定することも可能である。
【００１８】
質量分析計の使用は、多数のサンプル数を比較的短時間で評価しうるという点で有利である。使用しうる質量分析計の例は、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ Ｓｃｉｅｘ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｆｏｓｔｅｒ Ｃｉｔｙ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから市販されているＡＰＩ １００， ＬＣ／ＭＳ ｓｙｓｔｅｍ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒである。質量分析計は、参照物質、任意の出発物質、中間生成物および最終反応生成物を表すさまざまなピークを有する質量スペクトルを作成する。質量分析計は、各ピークに関する分子量、ピーク幅およびピーク面積を同定する。対象のピークに関連する特徴を探索するためにソフトウェアコードを提供することも可能である。たとえば、以下に説明されているように、そのようなソフトウェアコードは、１ ＡＭＵだけ離れた同一の面積を有する隣り合ったピークを探索することが可能である。そのような方法については、先に参照により組み入れたＨ． Ｍａｒｉｏ Ｇｅｙｓｅｎら、”コンビナトリアルライブラリーの同位体または質量によるコード化（Ｉｓｏｔｏｐｅ ｏｒ Ｍａｓｓ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ）” Ｃｈｅｍ． ＆ Ｂｉｏｌ． Ｖｏｌ． ＩＩＩ， Ｎｏ． ８， ｐｐ． ６７９−６８８， １９９６年８月およびＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／０５７０１号に概説されている。この情報から、いま説明したように生成物の収率値を決定することが可能である。この情報の一部分または全部を検索可能なデータベースに格納してもよい。したがって、質量分析計を利用することにより、データベースを構築するための比較的簡単で経済的な方法が提供される。次に、この情報を探索または使用してシミュレーション反応を行うことが可能である。反応生成物および関連する収率を測定する他の方法としては、紫外定量法、重量定量法、蛍光、窒素およびＮＭＲに基づく定量法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
本発明では、あるタイプの固体担体、１以上の連結成分、１以上のリガンド、並びに任意に１つ以上のリガンドコード成分および／または反応条件コード成分を任意の組み合わせで含む共有結合された物質である化学構築物を使用することが可能である。さらに、先に述べたように収率を決定する場合、質量に基づく参照ブロックまたは物質を使用してもよい。好都合には、以下にさらに詳細に説明するような任意のリガンドコード成分または反応条件成分を参照ブロックとして使用してもよい。
【００２０】
化学構築物の一実施形態１０を図１に示す。これには、固体担体１２、連結成分１４、およびリガンド成分１６が含まれる。本発明で使用される固体担体は、コンビナトリアルケミストリー合成を行うことのできる１種以上の物質から構成されていてよい。そのような物質としては、ビーズ、固体表面、固体基材、粒子、ペレット、ディスク、キャピラリー、中空繊維、ニードル、中実繊維、セルロースビーズ、細孔ガラスビーズ、シリカゲル、任意にジビニルベンゼンで架橋されたポリスチレンビーズ、グラフト化コポリビーズ、ポリアクリルアミドビーズ、ラテックスビーズ、任意にＮ，Ｎ’−ビス−アクリロイルエチレンジアミンで架橋されたジメチルアクリルアミドビーズ、疎水性ポリマーでコーティングされたガラス粒子、フラーレン、および低分子量未架橋（ｎｕｎｃｉｏｓ−ｌｉｎｋｅｄ）ポリスチレンのような可溶性担体が挙げられる。連結成分は、構築物の２つの部分を連結して一体化させるのに好適な任意の共有結合または分子部分であってよい。
【００２１】
本発明のリガンドは、対象となる任意の化学反応生成物を含んでいてもよい。たとえば、最終的目標がリガンド部分を同定することおよび／または構築物の残りの部分からリガンド部分を開裂させることである場合、リガンドは、より大きな構築物の一部分であってもよい。本発明のリガンドコード成分は、好ましくは、固体担体に連結されていてよく、かつ同じく固体担体に連結されるリガンドの構築に使用する化学物質の少なくとも１種に関する情報を含む成分である。先に述べたように、反応の収率を決定する場合、リガンドコードは参照物質としても役立ちうる。反応条件コード成分は、固体担体に連結されていてよく、かつリガンドを構築するときに存在する１つ以上の反応条件に関する情報を含む成分である。そのような反応条件としては、たとえば、既に述べたように、時間、温度、溶媒、試薬、触媒、圧力などを挙げることができる。本発明で利用しうる他の反応条件としては、Ｌｕｔｄ−Ｆｒｉａｄｊａｎ Ｔｉｅｔｚｅ， Ｒｅａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｉｂｒａｒｙ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｏｏｋｓ （１９８９）およびＲｉｃｈａｒｄ Ｃ． Ｌａｒｏｃｋ， Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ−−Ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， ＶＣＨ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ， Ｉｎｃ．， （１９８９）に記載されている条件が挙げられる。それらの全開示内容は、参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【００２２】
先に述べたように、構築物内に含まれる情報は、質量分析計を用いて評価することが可能である。その場合、現代のコンピューターを利用して多数の独立した反応の質量スペクトルの解析を支援することができるという点で、質量分析の使用が有利である。本発明で利用することが可能でありかつ質量分析による解析にも有用である代表的な構築物の１つを図２に示す。構築物１８には、ＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／０５７０１号に概説されるように、酸開裂性リンク２２、質量分析（ＭＳ）レベラー２４、リガンドコード２６、酸開裂性リンク２８、ピークスプリッター３０、ＭＳレベラー３２、および、リガンド３４が結合された樹脂固体担体２０が含まれる。リンク２２および２８により、コード２６およびリガンド３４を固体担体２０から開裂させることが可能である。このようにして、固相反応プロセスの樹脂結合粒子のすべてを同定することが可能である。さらに、以下にさらに詳細に説明されているように、すべての反応生成物の収率を同定することも可能である。
【００２３】
好ましくはコード２６は、合成時にリガンド３４の構築に用いられる１種以上のビルディングブロックを同定するために使用する。典型的には、ミックス−スプリット法を用いて構築物１８を作製する場合に、たとえば、Ｈ． Ｍａｒｉｏ Ｇｅｙｓｅｎら、”コンビナトリアルライブラリーの同位体または質量によるコード化（Ｉｓｏｔｏｐｅ ｏｒ Ｍａｓｓ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ）” Ｃｈｅｍ． ＆ Ｂｉｏｌ． Ｖｏｌ． ＩＩＩ， Ｎｏ． ８， ｐｐ． ６７９−６８８， １９９６年８月、ＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／０５７０１号および１９９９年４月９日に出願された同時係属の米国特許出願第０９／２８９，２１１号（代理人事件整理番号１８４２８Ｇ−０００３００）に記載されている方法のうちの１つを用いる場合に、リガンドコード２６を使用することになろう。図示してはいないが、以下にさらに詳細に説明するように反応条件コード成分を含めることも可能である。
【００２４】
ＭＳレベラー２４および３２は、第一級アミノ酸基のような容易にイオン化しうる塩基性官能基であり、それを用いることによりリガンドコード２６およびリガンド３４がイオン化し、反応生成物および未反応分子の質量分析計による容易な同定に役立つ。ピークスプリッター３０は、特有で容易に認識される質量プロフィールを質量分析計のアウトプットに提供するために使用する。そのようなピーク分裂は、たとえば、絶対質量の異なる２つの化学的に同一の成分の所定の混合物をリンク２８に導入することにより得ることが可能である。あるいは、先に参照により組み入れたＨ． Ｍａｒｉｏ Ｇｅｙｓｅｎら、”コンビナトリアルライブラリーの同位体または質量によるコード化（Ｉｓｏｔｏｐｅ ｏｒ Ｍａｓｓ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ）” Ｃｈｅｍ． ＆ Ｂｉｏｌ． Ｖｏｌ． ＩＩＩ， Ｎｏ． ８， ｐｐ． ６７９−６８８， １９９６年８月およびＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／０５７０１号に概説されているように、開裂ステップで移動する原子の同位体組成が異なる２種のリンク２８の適切な混合物を用いることによりピーク分裂を得ることも可能である。いずれの方法を用いても、１原子質量単位（ＡＭＵ）以上のピーク分裂は容易に得られる。
【００２５】
一例として、リンク２８（図２参照）でリガンド３４を開裂させた後に観測された種々の生成物の得られた質量スペクトルを図３に示す。図３Ａ〜３Ｃは、リガンド３４の３種の反応生成物を示し、図３Ｄは、全構築物１８の分子構造を示す。図３に示されているように、４２８．２ＡＭＵ、５４５．２のＡＭＵ、および６０８．２ＡＭＵのそれぞれのピークは、分裂を有している。このようにして、ピークが分裂を有する図３上の位置を単に評価するだけで、得られた生成物を容易に同定することが可能である。リガンドコード２６は、質量スペクトルの所定の領域を評価することにより同定される。コード２６の質量が常に含まれるように、所定の領域を選択する。この領域内で探索を行うことにより、コード２６に対応するピークを同定する。次に、ＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／０５７０１号に記載されているように、ルックアップテーブルを利用してコードを解読し、反応に使用された官能基を決定する。
【００２６】
質量分析計により形成されたピーク分裂を同定するために、質量分析計（または質量分析計に接続された他のコンピューター）には、好ましくは、ピークを比較してほぼ同一の強度を有するかを決定するソフトウェアを備える。そのような形で機能させるようにプログラミングしうる代表的な質量分析計は、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ Ｓｃｉｅｘ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔから市販されているＡＰＩ １００， ＬＳ／ＭＳ Ｓｙｓｔｅｍ質量分析計である。
【００２７】
先に述べたように、本発明は、反応生成物のそれぞれに対する量または収率の情報を決定する方法を提供する。したがって、質量分析計を用いてそれぞれの反応生成物を同定することに加えて、本発明はまた、それぞれの反応生成物の相対的な量または収率を同定するために質量分析計を使用する。そのような方法の概略図を図４Ａ〜４Ｃに示す。図４Ａには、リンク４４の連結部位に結合されたビルディングブロックＡを有する構築物３６が示されている。参照ブロック３８は、固体担体４０に連結されている。以下にさらに詳細に説明されているように、それぞれの反応生成物の収率を決定するときにブロック３８を参照成分として使用する。構築物１０および１８に関連して既に述べたように、好都合には、ブロック３８はリガンドコードとしても機能し得る。以下に説明するように、ブロック３８はまた反応条件コードとしても機能し得る。ビルディングブロックＡを固体担体４０上で合成した後、リンク４２および４４を開裂させ、質量分析計を用いて分子量対強度のグラフを作成することにより、ブロック３８およびビルディングブロックＡを評価する。得られたグラフには、ブロック３８およびビルディングブロックＡに関連するイオンに対する分子量値上にピークを有する曲線が含まれる。図４Ａに示すように、これらのピークの下側の面積、すなわち、イオンカウントの数を、両方とも１００単位となるように数学的に尺度調節する。好都合には、スペクトル中の他のピークについても、同一量で尺度調節を行ってもよい。
【００２８】
次に、この工程は図に４Ｂに移り、ここではビルディングブロックＢをビルディングブロックＡと反応させる。図４Ｃに示されているように、これにより、反応生成物ＡＢが生成される。次に、参照ブロック３８、ビルディングブロックＡおよび反応生成物ＡＢを開裂させ、質量分析により評価する。図４Ｃに示されているように、ブロック３８の面積、すなわち、イオンカウントの数は１００単位のままであるが、ビルディングブロックＡの面積は４０単位である。反応生成物ＡＢの下側面積は６０単位である。この情報から、反応条件の所定の組み合わせの下でビルディングブロックＡをビルディングブロックＢと反応させると６０％の収率になると判定できる。化学反応は、各反応物および生成物に含まれる各種の原子の合計数が保存される化学量論により記述されるので、そのような方法を用いることが可能である。
【００２９】
以上の例では２つのビルディングブロックＡおよびＢを利用したが、他の化学反応を利用することも可能であることは理解されよう。たとえば、ビルディングブロックＡを連結部位と反応させた後、試薬を用いてビルディングブロックＡを生成物Ａ’に変換してもよい。他の例として、３種以上の反応のシーケンスを用いて、３種以上のビルディングブロックを反応させることも可能である。
【００３０】
次に図５について説明する。反応生成物および参照ブロックを含む１つの代表的な質量スペクトルの一部分が示されている。反応生成物が生成される収率を決定するために、生成物のイオンカウントの数を参照ブロックのイオンカウントの数で割り、それに１００％を乗じる。このように、質量分析を使用することにより、コンピューターソフトウェアを用いて、それぞれの物質または生成物に対応するイオンをカウントし、次に、簡単な比較を行うことにより本質的にはあらゆる反応の収率データを決定することが可能である。
【００３１】
所与の反応生成物の収率を決定するために質量分析を使用する場合、質量分析計内の種々の影響を補償することが望ましい。そのような影響としては、たとえば、イオン化の程度、分子種を液滴形態から気相状態に変換する方法、分子種を質量分析計の低圧側に移動させる効率などを挙げることができる。そのような影響を補償する１つの方法は、それぞれの物質の標準曲線を作成する方法である。そのような影響を補償する他の便利な方法は、さまざまな量の個々の生成物を個々のビーズで観測する方法を利用することである（同時にビーズ担持量の差についても規格化する）。既に述べたように、化学反応は、各反応物および生成物に含まれる各種の原子の合計数が保存される化学量論により記述される。言いかえれば、質量分析計およびビーズ担持量の影響を補正すれば、固体担体に直接連結されたすべての成分について質量分析計から得られるイオンカウントの数は一定である。
【００３２】
たとえば、１００イオンカウントの出発物質が５０イオンカウントまで減少したようにみえても、生成した唯一の生成物が２５イオンカウントであることもある。この状況を利用して、出発物質と同数の分子を含むように参照ブロックをデザインすれば、特定の係数を含む連立方程式を作成することにより、質量分析計に起因した影響を確定することが可能である。十分な数の連立方程式を提供することにより、係数を決定し、続いてそれを用いて収率を計算することが可能である。
【００３３】
たとえば、図４の構築物を利用する場合、それぞれの構築物に対して１セットの方程式を次のように定義することが可能である。すなわち、参照ブロックのイオンカウントの数は、Ｃ０×出発物質のイオンカウントの数＋Ｃ１×生成物１のイオンカウントの数＋．．．＋ＣＮ×生成物Ｎのイオンカウントの数に等しい。さまざまな比率の可能な生成物と共に十分な数のデータ点を提供することにより、多変量線形解析を用いて係数がすべて求められる。これらの係数を利用して、すべての成分の絶対収率を決定することが可能である。
【００３４】
単なる例にすぎないが、参照物質およびビルディングブロックＡを含む３種の構築物を提供することが可能である。構築物のうちの１つでは、ビルディングブロックＡがビルディングブロックＢと反応してＡ＋Ｂの生成物が生じる。構築物の他の１つでは、次に、Ａ＋Ｂの生成物がＣと反応してＡ＋Ｂ＋Ｃの生成物が生じる。ＣはＡと反応しないと仮定すると、Ｂとの組み合わせの前にＡを評価し、Ｃとの組み合わせの前にＡ＋Ｂの生成物を評価し、そしてＡ＋Ｂ＋Ｃの生成物を評価することにより、３つの構築物に対して３つの連立方程式を作成することが可能である。これにより次の方程式のセットが得られる：
Ｉ参照物質１ ＝ ＣＡＩＡ
Ｉ参照物質２ ＝ ＣＡＩＡ ＋ ＣＡＢＩＡＢ
Ｉ参照物質３ ＝ ＣＡＩＡ ＋ ＣＡＢＩＡＢ ＋ ＣＡＢＣＩＡＢＣ
【００３５】
ここで、Ｉ ＝ イオンカウントの数である。３つの未知量および３つの方程式の場合、係数を決定することが可能である。次に、係数を用いて反応生成物の収率を決定することが可能である。
【００３６】
場合により、追加の方程式を提供し、次に、係数に統計解析処理を施すことが望ましいこともある。たとえば、使用しうる他の方程式は次のとおりである：
Ｉ参照物質４ ＝ ＣＡＩＡ ＋ ＣＡＢＩＡＢ ＋ ＣＡＢＣＩＡＢＣ （反応時間２）。
【００３７】
実施例
以下の実施例は、上記の方法を示す１例であるが、これに限定されるものではない。この実施例では、ミックス−スプリットライブラリー合成から１９２個のビーズを選択した。合成の種々のステップでそれぞれのビーズについて質量分析計からスペクトルを収集し、以下に示されているように１９２個の方程式を作成した。
【表１】
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【００３８】
これらの方程式を解析することにより、ミックス−スプリット合成で観測された４種の主要生成物について参照ブロックを基準にしたイオン化係数を得た。イオン化係数は以下のとおりである：
生成物Ｐ１　１．５４、標準偏差０．１０
生成物Ｐ２　１．３８、標準偏差０．０６
生成物Ｐ３　１．２６、標準偏差０．０６
生成物Ｐ４　０．５１、標準偏差０．０３
【００３９】
次に、選択された合成について質量分析計から得られたデータを独立したアミノ酸分析法から得られたデータと比較することにより、上記の結果の妥当性を実証した。４種の生成物についてこの手順の妥当性を実証する相関図を、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃおよび５Ｄの４つのグラフに示す。
【００４０】
次に図６に移り、反応生成物の収率を計算する１つの方法について説明する。ステップ５０に示されているように、第１のリンク、参照物質、および結合部位を有する第２のリンクを備えた固体担体を提供する。ステップ５２に示されているように、結合部位に１ステップ以上の化学反応を行って、１種以上の反応生成物を生成させる。ステップ５４に示されているように、生成物および参照物質を固体担体から開裂させ、イオンの数をカウントする質量分析計で解析する。質量分析計の影響を補償した後、生成物のイオンの数を参照物質のイオンの数で割ることにより反応生成物の収率を計算する。
【００４１】
既に述べたように、ミックス−スプリット法を用いてリガンドを生成させる場合、本発明の構築物には、任意に、リガンドを同定するためのリガンドコードが含まれていてもよい。本発明の構築物にはまた、任意に、リガンドコードに類似していてリガンドを生成させるときに利用される種々の反応条件を同定するために使用しうる反応条件コードが含まれていてもよい。
【００４２】
ミックス−スプリット（ｍｉｘ ａｎｄ ｓｐｌｉｔ）法を利用する場合、合成が終了した後に種々の反応条件が同定できるようにするためにはそのような反応条件コードの使用が特に有用である。リガンドを生成させるときに使用しうる反応条件のタイプとしては、時間、温度、圧力、溶媒、試薬、触媒などが挙げられ、さらにはＬｕｔｄ−Ｆｒｉａｄｊａｎ Ｔｉｅｔｚｅ， Ｒｅａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｉｂｒａｒｙ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｏｏｋｓ （１９８９）およびＲｉｃｈａｒｄ Ｃ． Ｌａｒｏｃｋ， Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ−−Ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， ＶＣＨ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ， Ｉｎｃ．， （１９８９） に記載されている条件が挙げられる。それらの開示内容は、参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【００４３】
反応条件のコード化は、次のように行われる。すなわち、先に参照により組み入れたＨ． Ｍａｒｉｏ Ｇｅｙｓｅｎら、”コンビナトリアルライブラリーの同位体または質量によるコード化（Ｉｓｏｔｏｐｅ ｏｒ Ｍａｓｓ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ）” Ｃｈｅｍ． ＆ Ｂｉｏｌ． Ｖｏｌ． ＩＩＩ， Ｎｏ． ８， ｐｐ． ６７９−６８８， １９９６年８月およびＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／０５７０１号に概説されているように、コード値をそれぞれの条件に割り当て、次に、リガンドコードを連結させるときに利用したのと同様な方法でコードを固体担体に連結させる。しかしながら、Ｍｉｃｈａｅｌ Ｈ．Ｊ． Ｏｈｌｍｅｙｅｒら、”分子タグで索引づけされた複雑な合成化学ライブラリー（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ Ｉｎｄｅｘｅｄ ｗｉｔｈ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｔａｇｓ）”， Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ， Ｖｏｌ． ９０， ｐｐ． １０９２２−１０９２６， １９９３年１２月、Ａ． Ｗ． Ｃｚａｒｎｉｋ、”コード化方法およびコンビナトリアルケミストリー（Ｅｎｃｏｄｉｎｇ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ａｎｄ Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）”， Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ Ｖｏｌ． ９４， ｐｐ． １２７３８−１２７３９， １９９７年１１月、米国特許第５，７７０，３５８号などにみられるような他のタイプのコード化方法を利用することも可能であることは理解されよう。これらの参考文献の開示内容は、参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【００４４】
そのような反応条件コードの使用は、さまざまな反応条件を調べることにより所与の反応シーケンスを最適化することが可能であるという点で有利である。そのような方法の１例を図７〜１０に示すが、これらに限定されるものではない。図７〜１０に示されている工程は合成工程であり、この工程では、個別の位置でモノマーを反応させ、次に固体担体を混合し、それをアレイに分割し、そこで他のモノマーを添加する。そのような工程は、先に参照により組み入れたＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／０５７０１号および１９９９年４月９日出願の米国特許出願第０９／２８９，２１１号に記載されているものと類似したプロセスである。しかしながら、本発明の反応条件コード化法は、当技術分野で公知の他のタイプのミックス−スプリット法と併用しうることは理解されよう。
【００４５】
図７では、４種の溶媒Ｓ１〜Ｓ４を用いて２種のモノマーＭ１およびＭ２をそれぞれ２つの反応条件ＲｌおよびＲ２に供す。右側の欄に示されているように、この反応スクリーンステップに続いて、結果が許容できるものであるかを示すアウトプットを質量分析計により提供する。たとえば、収率の閾値を提供してもよい。計算された収率がこの値を超えた場合、結果は許容できるものとみなされる。図７では、空のボックスは許容できる条件を示し、一方、暗色のボックスは許容できない条件を示している。
【００４６】
図８では、工程はステップ２に移り、ここで、１つの反応条件Ｒ１、２つの試薬濃度Ｃ１およびＣ２、１種の溶媒Ｓ１、２つの温度Ｔ１およびＴ２を用いて、構築物のそれぞれをモノマーＭ１〜４と反応させる。これによりステップ２では２４通りの反応条件の組み合わせが得られる。次に、サンプルをそれぞれのウェルから採取し、質量分析にかけて評価し、結果が許容できるか許容できないかを判定する。次に、図９に示すように、構築物を合わせてプールし、混合し、図１０に示すアレイのウェル中に再分配する。
【００４７】
図１０の最終ステップでは、各構築物を１２種の反応条件で８種のモノマーと反応させる。これらのモノマーおよび反応条件を構築物上にコード化する必要はない。なぜなら、各固体担体の別の位置からこの情報を取得することができるからである。最終セットの反応後、質量分析を用いて固体担体を評価することにより最終的な収率の結果を判定することが可能である。固体担体を混合および分割したので、許容できる収率を生じる固体担体を解読すれば、リガンドを生成するときに利用した反応条件だけでなく特定のモノマーを決定することも可能である。したがって、化学者は、構築物の反応条件コードを解読するだけで、最も好ましい反応条件を同定することができる。
【００４８】
明確にして理解しやすくするために、本発明について詳細に記載してきた。しかしながら、添付の特許請求の範囲内で特定の変更および修正を行いうることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明に係る代表的な化学構築物の概略図である。
【図２】
図２は、本発明に係る他の化学構築物の概略図である。
【図３】
図３は、図２の構築物のような化学構築物からの情報を本発明に従って解析したときに質量分析計により作成されたグラフを示す。
図３Ａ〜３Ｃは、図５のグラフで同定された３種の反応生成物を示す。
図３Ｄは、図２の構築物にあわせて作製した構築物の分子構造を示す。
【図４】
図４Ａ〜４Ｃは、化学反応に関与する化学物質の量を本発明に従って定量化する代表的な方法を模式的に示す。
【図５】
図５は、質量分析計により作成されたグラフを本発明に従って利用するときに参照ブロックを基準にして反応生成物の収率を計算する１つの具体例を示す。
図５Ａ〜５Ｄは、所定の合成の質量分析計による解析とアミノ酸分析との間の相関を示すグラフである。
【図６】
図６は、本発明に従って質量分析計を使用したときに反応生成物の収率を計算する１つの方法を示すフローチャートである。
【図７】
図７は、本発明に従って化学反応を最適化する代表的な方法を示す。
【図８】
図８は、本発明に従って化学反応を最適化する代表的な方法を示す。
【図９】
図９は、本発明に従って化学反応を最適化する代表的な方法を示す。
【図１０】
図１０は、本発明に従って化学反応を最適化する代表的な方法を示す。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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