(57)【要約】  下記の式Ｉを有する化合物、もしくはそのプロトン化物または塩：【化１】2017501219.tif 000021式中、Ｙは、必要に応じて置換された芳香族基を表し；ｎは１または２であり；ａは０から４であり；Ｒ1およびＲ2は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、アシル、ホスホニル、−ＳＯ2Ｒ12、−Ｃ（Ｏ）Ｒ13、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ14、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ15Ｒ16、−Ｃ（Ｏ）ＣＨ2Ｒ17、もしくは−Ｃ（Ｓ）−ＮＲ18Ｒ19、−Ｓ（Ｏ）Ｒ20、または−ＳＯ2ＮＲ21Ｒ22であり；Ｒ12〜Ｒ22は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、必要に応じて置換されたアリール、または−Ｃ（Ｏ）Ｒ23であり；Ｒ23は、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、または必要に応じて置換されたアリールであり；各Ｒ3は、独立して、必要に応じて置換されたアルキル、ハロゲン、必要に応じて置換されたアルコキシ、必要に応じて置換されたカルボキシル、アミド、アミノ、またはニトロである。
2017501219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
【化１】
2017501219.tif 000016
の式Ｉを有する化合物、もしくはそのプロトン化物または塩：
式中、
Ｙは、必要に応じて置換された芳香族基を表し；
ｎは１または２であり；
ａは０から４であり；
Ｒ1およびＲ2は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、アシル、ホスホニル、−ＳＯ2Ｒ12、−Ｃ（Ｏ）Ｒ13、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ14、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ15Ｒ16、−Ｃ（Ｏ）ＣＨ2Ｒ17、−Ｃ（Ｓ）−ＮＲ18Ｒ19、−Ｓ（Ｏ）Ｒ20、または−ＳＯ2ＮＲ21Ｒ22であり；Ｒ12〜Ｒ22は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、必要に応じて置換されたアリール、または−Ｃ（Ｏ）Ｒ23であり；Ｒ23は、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、または必要に応じて置換されたアリールであり；
各Ｒ3は、独立して、必要に応じて置換されたアルキル、ハロゲン、必要に応じて置換されたアルコキシ、必要に応じて置換されたカルボキシル、アミド、アミノ、またはニトロである。
【請求項２】
【化２】
2017501219.tif 000017
の式ＩＩを有する請求項１記載の化合物。
【請求項３】
ｎが１である、請求項１または２記載の化合物。
【請求項４】
ａが１であり、前記Ｒ3基が前記ＮＲ1Ｒ2基の位置に対してパラ位にある、請求項１から３いずれか１項記載の化合物。
【請求項５】
ＮＲ1Ｒ2が二陽子供与体である、請求項１から４いずれか１項記載の化合物。
【請求項６】
Ｒ1またはＲ2の少なくとも一方が、
【化３】
2017501219.tif 000018
から独立して選択され、
式中、
Ｒ4はＨまたは必要に応じて置換されたアルキルであり；
Ｒ5はＨまたは必要に応じて置換されたアリールであり；
Ｒ6はＨ、アシル、必要に応じて置換されたアリール、または必要に応じて置換されたアルキルであり；
Ｒ7およびＲ8は、各々独立して、Ｈまたは必要に応じて置換されたアルキルであり；
各Ｘは、低級アルキル、ハロゲン、ニトロ、必要に応じて置換されたアルコキシ、必要に応じて置換されたカルボキシル、またはアミドから独立して選択され；
ＺはＯまたはＳであり；
ｂは０から５である、請求項１から４いずれか１項記載の化合物。
【請求項７】
各Ｒ1がＨであり、各Ｒ2が、
【化４】
2017501219.tif 000019
から独立して選択され、
式中、
Ｒ4はＨまたは必要に応じて置換されたアルキルであり；
Ｒ5はＨまたは必要に応じて置換されたアリールであり；
Ｒ6はＨ、アシル、必要に応じて置換されたアリール、または必要に応じて置換されたアルキルであり；
Ｒ7およびＲ8は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアリール、または必要に応じて置換されたアルキルであり；
各Ｘは、必要に応じて置換された低級アルキル、ハロゲン、ニトロ、必要に応じて置換された低級アルコキシ、必要に応じて置換されたカルボキシル、またはアミドから独立して選択され；
ＺはＯまたはＳであり；
ｂは０から５である、請求項１から４いずれか１項記載の化合物。
【請求項８】
Ｒ4がＨである、請求項１から７いずれか１項記載の化合物。
【請求項９】
Ｒ7またはＲ8の少なくとも一方が、必要に応じて置換された低級アルキルである、請求項６または７記載の化合物。
【請求項１０】
Ｘがハロゲンまたはニトロである、請求項６または７記載の化合物。
【請求項１１】
ｂが１であり、前記Ｘ基が、前記ＮＲ4Ｃ（Ｏ）−ＮＨ基または前記ＮＲ4Ｓ（Ｏ）2基の位置に対してパラ位にある、請求項６、７または１０記載の化合物。
【請求項１２】
Ｒ3が、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、またはヘキシルなどの低級アルキルである、請求項１から１１いずれか１項記載の化合物。
【請求項１３】
Ｙが、必要に応じて置換されたアリールまたはヘテロアリールである、請求項１から１２いずれか１項記載の化合物。
【請求項１４】
Ｙが電子不足芳香族基である、請求項１から１２いずれか１項記載の化合物。
【請求項１５】
Ｙが、必要に応じて置換されたフェニレンである、請求項１から１４いずれか１項記載の化合物。
【請求項１６】
Ｙが、
【化５】
2017501219.tif 000020
であり、式中、Ｒ9、Ｒ10またはＲ11の各々は、Ｈ、アルキル、または電子求引基から独立して選択される、請求項１から１５いずれか１項記載の化合物。
【請求項１７】
Ｒ9、Ｒ10およびＲ11の各々が、ハロゲンまたはアルキルである、請求項１６記載の化合物。
【請求項１８】
系において関心のある標的の存在を検出する方法であって、請求項１から１７いずれか１項記載の化合物を前記系からのサンプルと接触させる工程を有してなる方法。
【請求項１９】
前記系が水溶液系を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
ハロゲン化物アニオンの存在を検出する工程を有する、請求項１８または１９記載の方法。
【請求項２１】
硝酸塩の存在を検出する工程を有する、請求項１８から２０いずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記化合物が、関心のある前記標的に結合できるホスト化合物である、請求項１８から２１いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、ここに引用される、２０１３年１２月１３日に出願された米国仮特許出願第６１／９１６０２６号の恩恵を主張するものである。
【０００２】
政府の支援の承認
本発明は、国立衛生研究所により授与された助成ＧＭ０８７３９８および国立科学財団により授与された助成ＤＧＥ０７４２５４０の下での政府の支援により行われた。政府は本発明に特定の権利を有する。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、三脚硝酸塩受容体に関する。
【背景技術】
【０００４】
アニオンが、問題のある環境汚染物質として益々認識されている。例えば、過剰施肥による土壌中の過剰な硝酸塩が、世界的に水源の汚染をもたらしている。水源に流出する硝酸塩は、栄養富化として知られる過程である、アオコの発生の原因であり、最終的に、水から酸素を奪い、世界の湖や海洋に酸欠水域をもたらす。硝酸塩が水源に与える悪影響を考えると、溶液中の分子を感知できる受容体の設計および合成に対して相当な関心が寄せられている。数多くの研究に、溶液中の硝酸塩と結合できる合成中性受容体が報告されてきた；しかしながら、ほとんどは親和性が低い。いくつかの報告書に、ＣＨＣｌ3などの極性溶媒中の向上した硝酸塩結合が示されており、さらにわずかな報告書にしか、より競合的な溶媒中での高い硝酸塩結合が示されていない；しかしながら、硝酸塩の選択性は依然としてまれである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
関心のある標的に結合するホストまたは受容体化合物がここに開示されている。１つの実施の形態において、その化合物はイオンに結合する。詳しくは、アニオンおよびカチオンを含む毒性イオンは、開示されたホスト化合物の実施の形態により結合される。特定の実施の形態において、受容体化合物は硝酸塩に結合する。
【０００６】
１つの実施の形態において、
【０００７】
【化１】
2017501219.tif 000003
【０００８】
の式Ｉを有する化合物、もしくはそのプロトン化物または塩：
式中、
Ｙは、必要に応じて置換された芳香族基を表し；
ｎは１または２であり；
ａは０から４であり；
Ｒ1およびＲ2は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、アシル、ホスホニル、−ＳＯ2Ｒ12、−Ｃ（Ｏ）Ｒ13、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ14、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ15Ｒ16、−Ｃ（Ｏ）ＣＨ2Ｒ17、もしくは−Ｃ（Ｓ）−ＮＲ18Ｒ19、−Ｓ（Ｏ）Ｒ20、または−ＳＯ2ＮＲ21Ｒ22であり；Ｒ12〜Ｒ22は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、必要に応じて置換されたアリール、または−Ｃ（Ｏ）Ｒ23であり；Ｒ23は、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、または必要に応じて置換されたアリールであり；
各Ｒ3は、独立して、必要に応じて置換されたアルキル、ハロゲン、必要に応じて置換されたアルコキシ、必要に応じて置換されたカルボキシル、アミド、アミノ、またはニトロである；
がここに開示されている。
【０００９】
さらに、系において関心のある標的の存在を検出する方法であって、ここに開示された化合物をその系からのサンプルと接触させる工程を有してなる方法が、ここに開示されている。
【００１０】
例示の化合物は、配位子結合の際に、スペクトル特性におけるシフトおよび／または肯定／否定応答を示す。したがって、中性、カチオン性およびアニオン性標的を含む、関心のある標的を検出するためにホスト化合物を使用する方法も、開示されている。
【００１１】
上述したことは、以下の詳細な説明からより明白になるであろう。続いて、添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、（上図）合計で８個のアセトン分子によりキャッピングされた二量体を示し、（下図）これらの二量体がほとんど離れており、π−スタッキングだけにより互いに相互作用することを示す、化合物１の結晶充填を示している（明確にするために、溶媒は省略されている）。
【図２】図２は、（Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ）ＴＢＡＣｌおよび（Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ）ＴＢＡＮＯ3と化合物１の結晶充填を示しており、（Ａ、Ｂ）単量体、（Ｃ、Ｄ）スタッキングされたカラム、および共役π系（Ｅ、Ｆ）におけるホストとアニオンゲストとの間の全体的な１：１の相互作用を強調している。カチオン（青色）および溶媒（オレンジ色）の相互作用が、ＧおよびＨに示されている。
【図３】図３は、１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3中の受容体１の１ｍＭ溶液中への硝酸塩の滴定のために例示の重ねられた1Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示すグラフである。
【図４】図４は、１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3中の受容体１の１ｍＭ溶液中への（Ａ）Ｃｌ-および（Ｂ）ＮＯ3-の滴定のために重ねられた1Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の化合物、組成物および方法をよりよく説明するため、また本開示の実施において当業者を手引きするために、用語および方法の以下の説明が与えられる。本開示に使用される用語法は、特定の実施の形態および実施例を説明するだけの目的であり、限定を意図するものではないことも理解すべきである。
【００１４】
「アシル」は、Ｒが有機基である、式ＲＣ（Ｏ）−の基を称する。
【００１５】
「脂肪族」という用語は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基およびシクロアルキル基を含む。「低級脂肪族」基は、１から１０の炭素原子を有する分岐または非分岐脂肪族基である。
【００１６】
「アルコキシ」という用語は、１から２０の炭素原子、好ましくは１から１０の炭素原子、より好ましくは１から４の炭素原子（「低級アルコキシ」と称される）を有し、結合地点に酸素原子を含む、直鎖、分岐鎖または環式の炭化水素構造およびその組合せを称する。「アルコキシ基」の一例は、式−ＯＲにより表され、式中、Ｒは、例えば、ここに記載されたような、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、またはヘテロシクロアルキル基により必要に応じて置換された、アルキル基であり得る。適切なアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、ｉ−プロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｉ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、シクロプロポキシ、シクロヘキシルオキシなどが挙げられる。
【００１７】
「アルキル」という用語は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシル、テトラコシルなどの１から２４の炭素原子の分岐または非分岐飽和炭化水素基である脂肪族基である。「低級アルキル」基は、１から６の炭素原子を有する飽和の分岐または非分岐炭化水素である。好ましい低級アルキル基は、１から４の炭素原子を有する。アルキル基は、１つ以上の水素原子が、ハロゲン、シクロアルキル、アルコキシ、アミノ、ヒドロキシル、アリール、アルケニル、またはカルボキシルなどの置換基により置換されている、「置換アルキル」であってよい。例えば、（Ｃ3〜Ｃ6）シクロアルキル（Ｃ1〜Ｃ6）アルキルは、シクロプロピルメチル、シクロブチルメチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、２−シクロプロピルエチル、２−シクロブチルエチル、２−シクロペンチルエチル、または２−シクロヘキシルエチルであり得；ハロ（Ｃ1〜Ｃ6）アルキルは、ヨードメチル、ブロモメチル、クロロメチル、フルオロメチル、トリフルオロメチル、２−クロロエチル、２−フルオロエチル、２，２，２−トリフルオロエチル、またはペンタフルオロエチルであり得；ヒドロキシ（Ｃ1〜Ｃ6）アルキルは、ヒドロキシメチル、１−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシエチル、１−ヒドロキシプロピル、２−ヒドロキシプロピル、３−ヒドロキシプロピル、１−ヒドロキシブチル、４−ヒドロキシブチル、１−ヒドロキシペンチル、５−ヒドロキシペンチル、１−ヒドロキシヘキシル、または６−ヒドロキシヘキシルであり得る。
【００１８】
「アミド(amide)」または「アミド(amido)」という用語は、式−Ｃ（Ｏ）ＮＲＲ’により表され、式中、ＲおよびＲ’は、独立して、上述したような、水素、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、またはヘテロシクロアルキル基であり得る。適切なアミド基はアセトアミドである。
【００１９】
「アミン」または「アミノ」という用語は、式−ＮＲＲ’の基を指し、式中、ＲおよびＲ’は、独立して、水素またはアルキル基（特に低級アルキル基）、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基、カルボニル基（例えば、−Ｃ（Ｏ）Ｒ”、式中、Ｒ”は、水素、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、またはアリールアルキル基であり得る）、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、またはヘテロシクロアルキル基であり得る。例えば、「アルキルアミノ」または「アルキル化アミノ」は−ＮＲＲ’を指し、ＲまたはＲ’の少なくとも一方はアルキル基（特に低級アルキル基）である。
【００２０】
「アラルキル」という用語は、１つ以上のアリール基で置換されたアルキル基を指す。アラルキル基の特別な例はベンジル基である。
【００２１】
「アリール」という用語は、以下に限られないが、フェニル、ナフチルなどを含む、任意の炭素系芳香族基を指す。「芳香族」という用語は「ヘテロアリール基」も含み、ヘテロアリール基は、芳香族基の環内に少なくとも１つのヘテロ原子が組み込まれた芳香族基と定義される。ヘテロ原子の例としては、以下に限られないが、窒素、酸素、硫黄、およびリンが挙げられる。アリール基は、以下に限られないが、アルキル、アルキニル、アルケニル、アリール、ハロゲン化物、ニトロ、アミノ、エステル、ケトン、アルデヒド、ヒドロキシ、カルボン酸、またはアルコキシを含む１つ以上の基により置換されていても差し支えない、あるいは、アリール基は、置換されていなくても差し支えない。
【００２２】
「カルボニル」は、式−Ｃ（Ｏ）−のラジカルを指す。カルボニル含有基は、アシル基、アミド、カルボキシ基、エステル、尿素、カルバメート、カーボネート並びにＲが脂肪族、ヘテロ脂肪族、アルキル、ヘテロアルキル、ヒドロキシル、もしくは第二級、第三級、または第四級アミンである、−ＣＯＲまたは−ＲＣＨＯに基づく置換基などのケトンおよびアルデヒドを含む、炭素−酸素二重結合（Ｃ＝Ｏ）を含有するどの置換基も含む。
【００２３】
「カーボネート」は、式−ＯＣ（Ｏ）Ｏ−の基を指す。「置換カーボネート」は、式−ＯＣ（Ｏ）ＯＲの基を指す。同様に、ここに用いたように、「カルバメート」という用語は、式−ＯＣ（Ｏ）Ｎ（Ｒ）−の基を指し、式中、Ｒは、Ｈ、もしくは低級アルキル基またはアラルキル基などの脂肪族基である。
【００２４】
「カルボキシル」は、−ＣＯＯＨラジカルを指す。置換カルボキシルは−ＣＯＯＲを指し、式中、Ｒは、脂肪族、ヘテロ脂肪族、アルキル、ヘテロアルキル、もしくはカルボン酸またはカルボン酸エステルである。
【００２５】
「シクロアルキル」という用語は、少なくとも３つの炭素原子から構成された非芳香族炭素系環を指す。シクロアルキル基の例としては、以下に限られないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。「ヘテロシクロアルキル基」という用語は、環の炭素原子の少なくとも１つが、以下に限られないが、窒素、酸素、硫黄、またはリンなどのヘテロ原子で置換された、先に定義されたシクロアルキル基である。
【００２６】
「ヒドロキシル」という用語は、式−ＯＨにより表される。
【００２７】
「ヒドロキシアルキル」という用語は、少なくとも１つの水素原子がヒドロキシル基で置換されたアルキル基を指す。「アルコキシアルキル基」という用語は、少なくとも１つ水素原子が上述したアルコキシ基で置換されたアルキル基として定義される。
【００２８】
「随意的」または「必要に応じて」は、続いて記載された事象または状況が、生じ得るが、生じる必要はないこと、およびその記載が、その事象または状況が生じる場合と生じない場合を含むことを意味する。「置換アルキル」などの必要に応じて置換された基は、アルコキシ、必要に応じて置換されたアルコキシ、アシル、アシルアミノ、アシルオキシ、アミノ、アミノアシル、アミノアシルオキシ、アリール、カルボキシアルキル、必要に応じて置換されたシクロアルキル、必要に応じて置換されたシクロアルケニル、必要に応じて置換されたヘテロアリール、必要に応じて置換されたヘテロシクリル、ヒドロキシ、チオールおよびチオアルコキシから選択された、１〜５の置換基、典型的に１〜３の置換基を有するアルキル基などの基を指す。
【００２９】
「ホスホリル」という用語は、式−Ｐ（Ｏ）ＯＲ−の部分を指し、式中、Ｒは、Ｈ、脂肪族または芳香族部分、カチオンまたは孤立電子対であってよい。ホスホリル部分はさらに置換されて、ホスホルアミダート、ホスフェートおよびホスホネートを形成してもよい。
【００３０】
「ポリエーテル部分」という用語は、オリゴマー（二量体およびそれより大きい繰り返し単位を含む）またはポリマーであってよい。実例のポリエーテル部分としては、脂肪族ポリエーテル（例えば、パラホルムアルデヒド、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール、およびポリテトラメチレングリコール）に由来するもの、並びに芳香族ポリエーテル（例えば、ポリフェニルエーテルまたはポリ（ｐ−フェニレンオキシド））に由来するものが挙げられる。好ましいポリエーテル部分は、ここにポリ（エチレンオキシド）とも称される、ＰＥＧに由来する。ＰＥＧは直鎖ＰＥＧまたは分岐鎖ＰＥＧであってよい。ＰＥＧは、メトキシポリエチレングリコールも含む。特定の実施の形態において、ＰＥＧ部分における繰り返しエチレンオキシド単位の数は、２から５０、特に２から１０に及ぶことがある。ポリエーテル部分は、ＰＥＧ化手順によりコアモチーフに共有結合していてもよい。
【００３１】
「スルホニル」という用語は、ラジカル−ＳＯ2−を指す。そのスルホニル基を様々な基でさらに置換して、例えば、スルホン酸、スルホンアミド、スルホン酸エステルおよびスルホンを形成しても差し支えない。
【００３２】
開示された化合物の保護された誘導体も考えられる。開示された化合物に使用するのに適した様々な保護基が、「Greene and Wuts Protective Groups in Organic Synthesis；第三版；John Wiley & Sons, New York, 1999」に開示されている。
【００３３】
化学的に安定であり、当該技術分野で公知の技法により、さらに本開示に述べられた方法により容易に合成できる化合物を提供するために、ここに記載された化合物の置換基および置換パターンを当業者が選択することができると理解されよう。
【００３４】
開示されたホスト化合物は、特に、イオン結合化合物として有用である。一例として、開示された化合物により結合される特定のアニオンとしては、以下に限られないが、毒性金属アニオン、ハロゲン化物アニオン、カルボキシレート、ホスフェート、スルフェート、オキサレート、テレフタレート、リン脂質、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、アニオン性ポリオキソメタレート、または過テクネチウム酸イオンなどのオキソアニオンが挙げられる。
【００３５】
ここに与えられた構造式は、図示された化合物の塩を含む。そのような塩は、開示されたホスト化合物が、酸と酸・塩基塩を形成できる塩基性基を少なくとも１つ有する場合に形成され得る。例示の開示されたホスト化合物中に存在する塩基性基の例に、アミノ基またはイミノ基がある。そのような塩基性基と塩を形成できる無機酸の例としては、以下に限られないが、塩化水素酸、臭化水素酸、硫酸またはリン酸などの鉱酸が挙げられる。塩基性基は、有機カルボン酸、スルホン酸(sulfonic acid、sulfo acid)、またはホスホ酸(phospho acid)もしくはＮ−置換スルファミン酸、例えば、酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、コハク酸、マレイン酸、ヒドロキシマレイン酸、メチルマレイン酸、フマル酸、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、グルカル酸、グルクロン酸、クエン酸、安息香酸、桂皮酸、マンデル酸、サリチル酸、４−アミノサリチル酸、２−フェノキシ安息香酸、２−アセトキシ安息香酸、エンボン酸(embonic acid)、ニコチン酸またはイソニコチン酸とも塩を形成することができ、その上、アミノ酸、例えば、α−アミノ酸と、またメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、２−ヒドロキシメタンスルホン酸、エタン−１，２−ジスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、４−メチルベンゼンスルホン酸、ナフタレン−２−スルホン酸、２−または３−ホスホグリセレート、グルコース−６−ホスフェートまたはＮ−シクロヘキシルスルファミン酸（チクロの形成により）と、またはアスコルビン酸などの他の酸性有機化合物と塩を形成することができる。
【００３６】
同様に、開示されたホスト化合物が、塩基と酸・塩基塩を形成できる酸性基を少なくとも１つ有する場合、塩を形成できる。例示の開示されたホスト化合物中に存在する酸性基の例としては、カルボン酸部分およびスルホンアミド基が挙げられる。少なくとも１つの酸性基を含む化合物は、無機塩基または有機塩基と酸・塩基塩を形成できる。無機塩基から形成される塩の例としては、カリウムおよびナトリウムなどのアルカリ金属、カルシウムおよびマグネシウムを含むアルカリ土類金属などとの、ここに開示された化合物の塩が挙げられる。同様に、塩基性アミノ酸、脂肪族アミン、複素環式アミン、芳香族アミン、ピリジン、グアニジンおよびアミジンにより形成される塩を含む、アミン（ここに用いたように、アミンを指す用語は、文脈が、遊離アミンが意図されることを明白に示していない限り、その共役酸を含むと理解すべきである）などの有機塩基との酸性化合物の塩が考えられる。その上、第四級アンモニウム対イオンも使用して差し支えない。
【００３７】
その上、ここでの構造式は、適用できる場合、化合物の溶媒和形態並びに非溶媒和形態を包含することが意図されている。「溶媒和物」は、１つ以上の溶媒分子と物理的に結合した化合物を指す。この物理的な結合は、一例として、共有結合付加体および水素結合溶媒和物を含む、様々な程度のイオン結合および共有結合を含む。特定の例において、溶媒和物は、例えば、１つ以上の溶媒分子が結晶性固体の結晶格子中に取り込まれている場合、単離することができる。「溶媒和物」は、溶液相の溶媒和物および分離可能な溶媒和物の両方を包含する。代表的な溶媒和物としては、エタノール結合化合物、メタノール結合化合物などが挙げられる。「水和物」は、溶媒分子がＨ2Ｏである溶媒和物である。溶媒和物錯体は、例えば、（１・Ｈ2Ｏ）2として、省略形態で記載されることがある。この例は、水和物、より詳しくは、化合物１のＨ2Ｏとの２＋２錯体を指す。
【００３８】
ここに開示された化合物は、結晶化されていても差し支えなく、単結晶形態で、または異なる結晶多形体の組合せとして提供されても差し支えない。このように、前記化合物は、異なる結晶形態、結晶、液晶または非結晶（アモルファス）形態などの１つ以上の物理的形態で提供されても差し支えない。化合物のそのような異なる物理的形態は、例えば、再結晶化のための異なる溶媒または溶媒の異なる混合物を使用して、調製することができる。代わりにまたは加えて、例えば、異なる温度で再結晶化を行うことにより、および／または再結晶化中の冷却速度を変えることにより、異なる多形体を調製することができる。多形体の存在は、Ｘ線結晶学により、またはある場合には、固相ＮＭＲ分光法、ＩＲ分光法などの別の分光技術により、もしくは示差走査熱量測定法により、決定できる。
【００３９】
アセトン、ジメチルスルホキシドおよび水などの、極性競合溶媒中において硝酸塩の強力な結合を示す、新たな三脚受容体が、ここに開示されている。特定の実施の形態において、その受容体は、塩化物などの、一般的な干渉物質を上回る硝酸塩の適度の選択性も示す。電子不足芳香環のない受容体２（下記に示す）は、硝酸塩に対するそのような選択性は示さない。受容体内のアルキンと硝酸塩との間の密接な接触は、アニオン・π型相互作用が硝酸塩結合を強めるであろうことを示唆している。
【００４０】
最近、溶液中のアニオン・π相互作用の存在を示す例が現れ、それは、多くの場合、相補的な固体状態の証拠を伴う。官能化ナフタレンジイミド鎖が、ベシクル中において酢酸塩よりも硝酸塩を輸送する高い選択性を示した（Dawson et al., Nat. Chem. 2010, 2, 533-538）。同様に、ペルフルオロベンゼンカリックスアレーン系ダイトピック受容体が、19Ｆ  ＮＭＲ分光法により、検出可能な塩化物結合の欠如にかかわらず、脂質膜を横切る塩化物イオン輸送を示した（Jentzsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11675-11678）。非電荷移動アニオン・π相互作用を定量化する試みは、それらの固有の弱さのために、難しいと判明した；しかしながら、「強制接近性」手法が、ニトロ置換オクタメチルカリックス［４］ピロールにおいて小さいが良好なアニオン・π相互作用を定量化するために使用された（Gil-Ramirez et al, Angew. Che. Int. Ed. 2008, 47, 4114-4118）。ごく最近、硝酸塩・π相互作用が、一連の二置換カリックス［４］ピロールについてさらに定量化された。ここでは、硝酸塩は、２つの電子不足アリール置換基の間に挟まれるように思われる（Adrianessens et al, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8324-8330）。そのような２つの受容体は、脂質膜を横切る塩化物を上回る硝酸塩の輸送について選択性を示した（Adrianessens et al, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8324-8330）。ここに開示された研究は、観察された硝酸塩の選択性におけるアニオン・π型相互作用の影響を示唆している。
【００４１】
三脚構造および尿素官能基が、平面三角形アニオンと結合する可能性が高いことが、分子モデルにより示唆された。硝酸塩は、６つの水素結合供与体を収容できるはずである。これは、尿素などの二陽子供与体によってより容易に達成される。その上、三脚受容体の電子不足中央アレーンは、三倍対称結合モチーフの機会を向上させるであろう。
【００４２】
１つの実施の形態において、
【００４３】
【化２】
2017501219.tif 000004
【００４４】
の式Ｉを有する化合物、もしくはそのプロトン化物または塩：
式中、
Ｙは、必要に応じて置換された芳香族基を表し；
ｎは１または２であり；
ａは０から４であり；
Ｒ1およびＲ2は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、アシル、ホスホニル、−ＳＯ2Ｒ12、−Ｃ（Ｏ）Ｒ13、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ14、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ15Ｒ16、−Ｃ（Ｏ）ＣＨ2Ｒ17、もしくは−Ｃ（Ｓ）−ＮＲ18Ｒ19、−Ｓ（Ｏ）Ｒ20、または−ＳＯ2ＮＲ21Ｒ22であり；Ｒ12〜Ｒ22は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、必要に応じて置換されたアリール、または−Ｃ（Ｏ）Ｒ23であり；Ｒ23は、Ｈ、必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアラルキル、または必要に応じて置換されたアリールであり；
各Ｒ3は、独立して、必要に応じて置換されたアルキル、ハロゲン、必要に応じて置換されたアルコキシ、必要に応じて置換されたカルボキシル、アミド、アミノ、またはニトロである；
がここに開示されている。
【００４５】
特定の実施の形態において、
【００４６】
【化３】
2017501219.tif 000005
【００４７】
の式ＩＩを有する化合物、もしくはそのプロトン化物または塩：
式中、
ｎ、ａ、Ｙ、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3が、式Ｉにおけるものと同じである；
がここに開示されている。
【００４８】
式ＩまたはＩＩの特定の実施の形態において、ｎは１である。
【００４９】
式ＩまたはＩＩの特定の実施の形態において、ａは１であり、Ｒ3基は、ＮＲ1Ｒ2基の位置に対してパラ位にある。
【００５０】
式ＩまたはＩＩの特定の実施の形態において、ＮＲ1Ｒ2は二陽子供与体である。
【００５１】
式ＩまたはＩＩの特定の実施の形態において、Ｒ1またはＲ2の少なくとも一方は、
【００５２】
【化４】
2017501219.tif 000006
【００５３】
から独立して選択され、
式中、
Ｒ4はＨまたは必要に応じて置換されたアルキルであり；
Ｒ5はＨまたは必要に応じて置換されたアリールであり；
Ｒ6はＨ、アシル、必要に応じて置換されたアリール、または必要に応じて置換されたアルキルであり；
Ｒ7およびＲ8は、各々独立して、Ｈまたは必要に応じて置換されたアルキルであり；
各Ｘは、低級アルキル、ハロゲン、ニトロ、必要に応じて置換されたアルコキシ、必要に応じて置換されたカルボキシル、またはアミドから独立して選択され；
ＺはＯまたはＳであり；
ｂは０から５である。
【００５４】
式ＩまたはＩＩの特定の実施の形態において、各Ｒ1はＨであり、各Ｒ2は、
【００５５】
【化５】
2017501219.tif 000007
【００５６】
から独立して選択され、
式中、
Ｒ4はＨまたは必要に応じて置換されたアルキルであり；
Ｒ5はＨまたは必要に応じて置換されたアリールであり；
Ｒ6はＨ、アシル、必要に応じて置換されたアリール、または必要に応じて置換されたアルキルであり；
Ｒ7およびＲ8は、各々独立して、Ｈ、必要に応じて置換されたアリール、または必要に応じて置換されたアルキルであり；
各Ｘは、必要に応じて置換された低級アルキル、ハロゲン、ニトロ、必要に応じて置換された低級アルコキシ、必要に応じて置換されたアリールオキシ、必要に応じて置換されたカルボキシル、アジド、スルホネート、スルホン酸、またはアミドから独立して選択され；
ＺはＯまたはＳであり；
ｂは０から５である。
【００５７】
特定の実施の形態において、Ｒ4はＨである。
【００５８】
特定の実施の形態において、Ｒ5は、フェニルもしくは低級アルキル、ハロゲン、ニトロ、必要に応じて置換されたアルコキシ、必要に応じて置換されたカルボキシル、またはアミドで置換されたフェニルである。
【００５９】
特定の実施の形態において、Ｒ6は、Ｈ、必要に応じて置換されたフェニル、または必要に応じて置換された低級アルキルである。
【００６０】
特定の実施の形態において、Ｒ7またはＲ8の少なくとも一方は、必要に応じて置換された低級アルキルである。
【００６１】
特定の実施の形態において、ｂは１である。特定の実施の形態において、ｂは１であり、Ｘ基は、ＮＲ4Ｃ（Ｏ）−ＮＨ基またはＮＲ4Ｓ（Ｏ）2基の位置に対してパラ位にある。そのＸ基は、いくつかの目的のために選択できる。一般に、Ｘは、電子供与基または電子吸引基および／または共役基を選択することによって、環のエレクトロニクスを調整または微調整するために選択される。他の例において、Ｘは、検出目的のために、または例えば、分子全体の溶解度に影響を与えるために、選択される。適切なＸ基に、制限するものではなく、表１に列挙されたものがある。
【００６２】
【表１】
2017501219.tif 000008
【００６３】
式ＩまたはＩＩの特定の実施の形態において、Ｒ3は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、またはヘキシルなどの低級アルキルである。
【００６４】
式ＩまたはＩＩの特定の実施の形態において、Ｙは、必要に応じて置換されたアリールまたはヘテロアリール、特に、Ｎ−ヘテロアリールである。特定の実施の形態において、Ｙは電子不足芳香族基である。特に好ましいＹは、必要に応じて置換されたフェニレンである。例えば、Ｙは、
【００６５】
【化６】
2017501219.tif 000009
【００６６】
であってよく、式中、Ｒ9、Ｒ10またはＲ11の各々は、Ｈ、アルキル、または例えば、ハロゲン、ニトリルまたはトリフルオロメチルなどの電子求引基から独立して選択される。特定の実施の形態において、Ｒ9、Ｒ10およびＲ11の各々は電子求引基である。特定の実施の形態において、Ｒ9、Ｒ10およびＲ11の各々は、ハロゲン、特にＦなどの同じハロゲンである。
【００６７】
実例のＮ−ヘテロアリールとしては、
【００６８】
【化７】
2017501219.tif 000010
【００６９】
が挙げられる。
【００７０】
式ＩまたはＩＩの特定の実施の形態において、ｎは１であり、ａは１であり、Ｒ1はＨであり、Ｒ2は
【００７１】
【化８】
2017501219.tif 000011
【００７２】
であり、Ｒ3は、ＮＲ1Ｒ2基の位置に対してパラ位にある低級アルキルであり、Ｒ4はＨであり、ＸはＮＲ4Ｃ（Ｏ）−ＮＨ基の位置に対してパラ位にあり、Ｙは、
【００７３】
【化９】
2017501219.tif 000012
【００７４】
であり、式中、Ｒ9、Ｒ10またはＲ11の各々は、Ｈまたはアルキルである。特定の実施の形態において、Ｒ9、Ｒ10およびＲ11の各々は、ハロゲン、特にＦなどの同じハロゲンである。
【００７５】
実例の三脚受容体化合物としては、
【００７６】
【化１０】
2017501219.tif 000013
【００７７】
が挙げられる。
【００７８】
ここに開示された化合物は、それらのプロトン化形態、塩形態、およびＮ−オキシド形態を含む。
【００７９】
開示されたホスト化合物は、配位子、特に、アニオン配位子、特にオキシアニオンを含むイオン配位子と結合および／またはそれを検出するのに有用である。それらの配位子は、無機であっても有機であってもよいが、一般に無機である。開示されたホスト化合物により結合される、および／または認識されるアニオン配位子の特別な例としては、制限するものではなく、スルフェート（例えば、硫酸水素塩）、ホスフェート（例えば、リン酸水素またはリン酸二水素）、過塩素酸塩、過レニウム酸塩、硝酸塩、塩化物または臭化物が挙げられる。例示のホスト化合物は、特に硝酸塩、例えば、硝酸ナトリウムまたは硝酸カリウムに対する、配位子結合選択性または認識を示す。そのホスト化合物は、配位子の結合または配位子の存在の報告における選択性を示してもよい。
【００８０】
特定の実施の形態において、ここに開示した受容体を使用して、硝酸塩または関心のある任意の他のアニオンの存在（定量レベルを含む）をサンプル（例えば、河川、湖または池などの水域からのサンプルもしくは土壌サンプル）において検出することができる。例えば、その受容体は、検体の検出および／または予備濃縮のために、ポリマー／膜／支持体中に埋め込まれてもよい。
【実施例】
【００８１】
１，３，５−トリフルオロ−２，４，６−トリヨードベンゼン（Hennrich et al., Tetrahedron Lett. 2004, 45, 1147-1149）および４−ｔ−ブチル−２−エチニルアニリンの間の７０℃での薗頭クロスカップリング（スキーム１）により、９３％の収率で、１，３，５−トリフルオロベンゼンコア（３）を得た（Carroll et al., Chem. Commun. 2009, 2520-2522; Wan et al. J. Org. Chem. 2001, 66, 3893-3901）。同様に、トリヨードベンゼンから、６０％の収率で、非置換コア（４）を合成した（Chaikovskii et al, Russ. J. Org. Chem. 2007, 43, 1291-1296）。比較のために、非置換のより電子の豊富なもの（２）を合成した。トルエン中のｐ−ニトロフェニルイソシアネートとの３および４のその後の反応により、それぞれ、６７％の収率で受容体１が、５７％の収率で受容体２が得られた。
【００８２】
【化１１】
2017501219.tif 000014
【００８３】
ペンタンのアセトン中への蒸気拡散により、１の単結晶を得た。その固体状態構造は、水素結合の複雑な網目構造により互いに保持された密な二量体を示している（図１）。２つの単量体が、中央のベンゼンのスリップ積層π・π相互作用により、互いに重なり合う。一方が供与体として、他方がアクセプタとして、第１のホスト分子上の２つの尿素アームが、第２のホスト上の２つの尿素アームと結合する。自己会合(self-aggregation)の相互作用に関与しない尿素のプロトンは、アセトン分子と結合する。各単量体の第３のアームは、コアおよび他の２つのアームにより画成された平面から突き出る。その二量体は、合計で８つのアセトン分子により、各側面でキャッピングされている。各二量体は、第３の突出したアームのπ積層により別の二量体と相互作用する。
【００８４】
溶液中のアニオンとの１の相互作用を、1Ｈ  ＮＭＲ分光法により調査した。水素結合アクセプタとしての考えられる溶媒競合にかかわらず、他の溶媒中の限られた溶解度のために、アセトン−ｄ6中の０．５ｍＭの１で、初期滴定実験を行った。塩化物、臭化物、および硝酸塩のテトラブチルアンモニウム（ＴＢＡ）塩の添加により、尿素プロトンであるＨaおよびＨb（ラベルは、スキーム１に示された配置を指す）の両方の低磁場シフトが生じた。ＨcおよびＨdの化学シフトの変化も観察されたが、より小さい程度であり、Ｈdは高磁場に移動した。尿素プロトンの大きい低磁場シフトは、結合の主要モードとしてのアニオンに対する尿素の水素結合を示す。ＮＯ3-またはＢｒ-の添加に対応する化学シフトの変化が、約０．５当量のゲストで極大となり始め、アセトン中の考えられる２：１結合モデルを示す。これらのデータの線形回帰分析では、ＮＯ3-またはＢｒ-に関する１：１または２：１モデルについての再現性のある結合定数が与えられなかった。結合曲線に見られる急な推移は、大抵、Ｋa＞１０４Ｍ-1の強力な結合を示し、これは、多くの場合、大きすぎて、ＮＭＲ分光法により正確に決定できない。Ｃｌ-に関する滴定は、１当量のゲストに近いΔδ極大化を示した。これらのデータの線形回帰分析により、８６２０±１１７０Ｍ-1のＣｌ-に関する１：１の結合定数が得られた。この証拠のみでは、１について、Ｃｌ-よりも、ＮＯ3-の提案されたより強力な結合を示すのに十分ではない；しかしながら、それは、アセトン中のＮＯ3-の強力な結合を実際に示し、ＮＯ3-結合定数の下限を示唆する。比較のために、我々の知る限りでは、アセトン中の中性受容体の硝酸塩結合に関する文献に以前に報告された最大の結合定数は、ｐ−尿素ピリジン系受容体に関する３４７０Ｍ-1および１，４−ジアリールトリアゾールオリゴマーに関する９１０Ｍ-1である。
【００８５】
競合溶媒のアセトンについての１に対する塩化物および硝酸塩の選択的結合が、固体状態においても示された（図２）。ＴＢＡＣｌおよびＴＢＡＮＯ3に結合した１の単結晶を、ペンタンのアセトン中への蒸気拡散により成長させた。固体状態構造の比較により、１のＮＯ3-（図２Ｃ、Ｇ）およびＣｌ-（図２Ｄ、Ｈ）との充填が著しく似ていることが示される。１つのホスト分子は、２つのアームの尿素に対する水素結合により、２つのアニオンに結合する（図２Ａおよび２Ｂ）。１とＮＯ3-との間の水素結合は、１とＣｌ-との間の水素結合よりも短く、ここで、一方の尿素に関する３．３２４（３）Åおよび３．２４４（３）Åおよび他方の尿素に関する３．１７５（３）Åおよび３．３１４（３）ÅのＮ尿素・・・Ｃｌ-距離と比べて、一方の尿素に関する２．８７４（６）Åおよび３．０８９（６）Åおよび他方の尿素に関する３．００８（５）Åおよび２．８８７（５）ÅのＮ尿素・・・Ｏ硝酸塩の距離。各アニオンは、１つの単量体のアルキン上に位置している。重ねて、ＮＯ3-は、図２Ｅおよび２Ｆに見られるように、Ｃｌ-よりも単量体に近くに保持されている。Ｃｌ-の単量体に対する最も近い相互作用は、３．７９６Åの距離にある１つのアルキン炭素に対してである。しかしながら、硝酸塩について、アニオンπ系は、受容体のπ系と整列するようであり、３．７Å未満のいくつかの分子間距離を支持している（図２Ｆ）。結晶充填は全体で１：１の結合を示し、ここで、ホストおよびアニオンは、ホスト：ゲスト：ホスト：ゲストなどの無限鎖で配列されている（図２Ｃ）。上述したように、アニオンは、その構造の一本のアームの尿素の両方の水素に対する水素結合により、ホストに結合している。同じアームの尿素のカルボニルは、受容体のアームに水素結合しており、この受容体は、アニオンに対する結合を共有している。ＴＢＡ対カチオンは、ＮＯ3-（図２Ｇ）およびＣｌ-（図２Ｈ）の両方と溶媒で隔てられたイオン対を形成し、各結晶構造においてほぼ同じ位置にある。
【００８６】
これらの受容体における結合モードを単純にするため、並びに硝酸塩および臭化物の結合定数を測定可能な量まで低下させるため、他の溶媒系を調査した。三脚受容体の低い溶解度のために、溶媒の可能性が制限された。環境モニタリングにおける用途にとって重要な特徴である、競合溶媒中の硝酸塩の強力な結合のさらなる証拠を提供するために、アニオンおよび溶媒分子の結合の間の競合を維持することも目的とした。自己会合を壊し、結果として、より高次の結合を壊すことにより結合モデルを単純にするために、クロロホルム中のＤＭＳＯの上昇する濃度が示された。その上、ＤＭＳＯは、強力な水素結合アクセプタであり、それゆえ、より低い結合定数が予測されるであろう。２％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3および５％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3中の１の１ｍＭ溶液にＴＢＡＮＯ3を添加した際に、尿素プロトンの初期の高磁場シフト、それに続く、低磁場シフトが観察された。その滴定曲線は、１：１モデルよりも複雑な系を示す；しかしながら、そのデータは、それでもやはり、標準モデルには近似できなかった。ＤＭＳＯ濃度を１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3に上昇させると、尿素プロトンの化学シフトの全体の変化が減少した（図３）が、滑らかな結合曲線が観察され、自己会合（および起こり得るイオン対化）がもはや生じていないことを示す。思った通り、硝酸塩、臭化物、塩化物、およびヨウ化物のＴＢＡ塩の滴定は、１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3中で行った場合、１：１モデルに近似された（表１）。
【００８７】
１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3中の滴定を、１の一定の１ｍＭ濃度で行った。滴定中ずっと化学シフトの変化をモニタし、線形回帰分析を使用して、１：１モデルに近似した。１に行った、ＮＯ3-、Ｃｌ-、およびＢｒ-の滴定は、約１当量のゲストで横ばい状態となったΔδを示し、一方で、Ｉ-は、３当量の近くで極大化し始めた。調査した各アニオンの結合定数および決定した定数に基づく計算した全Δδ値が、表２に示されている。１の尿素プロトンであるＨaおよびＨbにおいて、各アニオンの化学シフトの最大変化が観察される。Ｈbが、最も遠くの低磁場に移動し、このプロトンとアニオンとの間のより強力な水素結合を示す。塩化物は、Ｈbにおいて最大のシフトを有するが、１２，２００Ｍ-1の測定Ｋaは、１に観察された最大の会合ではなかった。
【００８８】
【表２】
2017501219.tif 000015
【００８９】
ＮＯ3-に、２４，１００Ｍ-1の最大の結合定数が観察された。ＮＯ3-は、それぞれ、Ｃｌ-、Ｂｒ-、およびＩ-について、０．２１、０．１６、および０．１２ｐｐｍに対して０．２６ｐｐｍの、Ｈaにおいて観察された最大のシフトも有した。Ｈaの他の値を結合定数と比較すると、ある傾向が観察される；Ｈaにおけるシフトが大きいほど、測定された１：１結合定数が高くなる。１は、競合媒体の中からアニオンに結合できるだけでなく、硝酸塩の結合は、塩化物よりも著しく高い。本発明の発明者等が知っている１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3中の唯一の比較は、１２６Ｍ-1の１：１ＮＯ3-結合定数を有する中性の三脚環状ペプチドであり、ＮＯ3-の選択性は観察されない。Ｃｌ-およびＩ-を上回るＮＯ3-の選択性が、２０Ｍ-1のＮＯ3-結合定数を有するＮＨＢｏｃ置換大環状トリアミドについて、１００％のＤＭＳＯ−ｄ6中で示された。我々の知る限りでは、三脚ホスト１は、競合溶媒中の中性受容体について最も強力な硝酸塩結合を示し、アニオン・π相互作用は、この結合を、強化しなくとも、促進させるようである。
【００９０】
結合定数におけるこの傾向は、Ｈaの観察されたΔδ値に対応する。Δδのより大きい値は、典型的に、尿素プロトンのアニオンに対するより強力であり、より短い水素結合を示すであろう。これは、アリールコアに対してより近接しているアニオンに対応するであろう。このことは、アニオン・π相互作用の存在に関する論拠を提示する。硝酸塩に結合したホストの結晶構造は、この仮説を支持し、硝酸アニオンと、アリールコアおよびアルキンのπ系との間の明白な相互作用を明らかにする（例えば、３．５９６および３．６５０ÅのＮ／Ｏ硝酸塩・・・Ｃアルキニル接触距離を示す図２Ｆを参照のこと）。先に論じたように、アリールコアおよびアルキンに対するＮＯ3-の距離は、Ｃｌ-の距離よりも著しく短い。１の静電ポテンシャルマップは、アレーン並びに共役アルキンにおける電子密度の欠乏を示す。何故、硝酸塩は、塩化物よりもπ系とより強力に相互作用するかに関して、疑問が生じる。硝酸塩自体は、共役π系を有しており、それゆえ、これは、好ましいπ・π相互作用を連想させ得るであろう；それにもかかわらず、この相互作用におけるパートナーの内の１つは、アニオン性であり、これが、あるタイプのアニオン・π相互作用または「π・π支援アニオン・π」相互作用の明白な例となる。
【００９１】
この主張をさらに調査するために、電子不足の１との比較ために、置換されていない、より電子の豊富な受容体２を合成した。弱められたアニオン・π相互作用を提供するエレクトロニクスにおける変化に加え、２における余計なプロトンであるＨコアは、結合モードの洞察をさらに提供できるであろう。
【００９２】
１と同様に、２のホスト：ゲスト錯体を、１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3中で1Ｈ  ＮＭＲ分光法により調査した。Ｃｌ-およびＮＯ3-のＴＢＡ塩について、約１ｍＭの２で滴定を行った。尿素プロトン（ＨaおよびＨb）、ニトロフェニルプロトン（ＨcおよびＨd）、およびコアプロトン（Ｈコア）を、滴定中ずっとモニタした。一貫性のために、１について行ったように、Ｈa、Ｈb、ＨcおよびＨdのみを使用して、データを１：１モデルに近似した。化学シフトにおける全ての変化は、１当量近くのアニオンで横ばい状態になり始め、Ｃｌ-およびＮＯ3-に対応する結合定数と共に表１に示されている。Ｈa、Ｈb、ＨcおよびＨdについて報告された値は、各滴定の個々の結合定数から導いた平均であり、一方で、Ｈコアに関する値は、滴定中に観察された変化から平均されている。フッ素原子を水素で置換すると、エレクトロニクスだけでなく、水素結合供与体の数も変化する。この組合せが、Ｃｌ-を上回るＮＯ3-の選択性の損失につながる。ここで、塩化物結合が、６３，７００Ｍ-1の２に関する結合定数で、高まっているのに対し、硝酸塩結合は、１１，８００Ｍ-1に弱まっている。どのアニオン・π相互作用も、中央環内のエレクトロニクスの変化のために、弱められるか、今では反発するであろう。それゆえ、ＮＯ3-に見られるように、結合の弱化が予測されるであろう。Ｃｌ-に関するＫaの大きい増加は、２の滴定から与えられた、Ｈコアに関する水素結合の付加が原因であり得る（図４Ａ）。この水素結合は、Ｈaの水素結合よりも強力である（Δδ＝０．３１ｐｐｍ対０．１２ｐｍ）のが観察でき、これは、１のＫaに相関する。２に関するＮＯ3-の結合定数は、顕著な相関関係と同じ傾向であり、２が、１と同様のモードによりＮＯ3-に結合するかもしれないが、異なるモードでＣｌ-に結合することを示している。より重要なことに、２に硝酸塩を添加した際に、Ｈコアの著しいシフトは生じず（図４Ｂ）、それゆえ、Ｈコアに対するアニオンの水素結合がなく、より電子の豊富なアレーンにもかかわらず、アニオン・π相互作用がまだ結合の優先モードであるであろうことを示している。２の調査から３つの重要な結果が生じる：硝酸塩の選択性が失われ、硝酸塩の結合定数が低下し、硝酸塩は、塩化物と異なるモードで結合する。これらのデータは、エレクトロニクスにかかわらず、硝酸塩が、アニオン・π相互作用により受容体に結合するモデルを支持し、一方で、塩化物は水素結合により、π系よりもむしろ、２のコアに結合することを好み、結合定数を事実上、上昇させる。
【００９３】
ここに提示された三脚受容体は、競合する水素結合溶媒のアセトン−ｄ6および１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3よりもアニオンの選択的結合を示す。アセトン−ｄ6中の１に対する硝酸塩および臭化物の結合は、正確に決定できなかった。１に対する塩化物の結合は、アセトン−ｄ6中におけるよりも１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3溶液中で実際に高いのに対し、臭化物および硝酸塩の両方の結合はより低い。受容体１および２は、１：１の化学量論で、１０％のＤＭＳＯ−ｄ6／ＣＤＣｌ3の中からアニオンに結合する。ＤＭＳＯ−ｄ6の存在下でさえも、アニオンの強力な親和性が観察され、１の結合は次の傾向にある：ＮＯ3-＞Ｃｌ-＞Ｂｒ-＞Ｉ-。硝酸塩の中程度の選択性は、おそらく、アニオン・π相互作用から生じる。２の結合研究は、硝酸塩の選択性の損失を示し、アニオン・π相互作用がまだ、硝酸塩の結合の優先モードであることを示すことにより、好ましいアニオン・π相互作用の存在を支持している。
【００９４】
開示された化合物および方法の原理が適用されるであろう多くの考えられる実施の形態に鑑みて、説明された実施の形態は、本発明の単なる好ましい例であり、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではないことが認識されよう。
【図１】
2017501219.tif 000022
【図２Ａ】
2017501219.tif 000023
【図２Ｂ】
2017501219.tif 000024
【図２Ｃ】
2017501219.tif 000025
【図２Ｄ】
2017501219.tif 000026
【図２Ｅ】
2017501219.tif 000027
【図２Ｆ】
2017501219.tif 000028
【図２Ｇ】
2017501219.tif 000029
【図２Ｈ】
2017501219.tif 000030
【図３】
2017501219.tif 000031
【図４】
2017501219.tif 000032
【国際調査報告】
2017501219.tif 000033
2017501219.tif 000034
2017501219.tif 000035