(57)【要約】式Ｉの部分を含む複素環をチオールおよびチオラートと架橋させることに焦点を合わせて、ポリマー、ポリマーの製造方法、および組成物を開示する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのチオール官能基を含む第１のモノマーと、式Ｉの部分を含む第１の架橋剤とから誘導されるポリマー：
【化１】
2020530039.tif 000040
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する。
【請求項２】
前記第１のモノマーが、ジチオール化合物、トリチオール化合物、テトラチオール化合物、およびチオマーからなる群より選択される、請求項１に記載のポリマー。
【請求項３】
前記第１のモノマーが、ジチオール化合物、トリチオール化合物、テトラチオール化合物、ヘキサチオール化合物、およびオクタチオール化合物からなる群より選択される、請求項１に記載のポリマー。
【請求項４】
前記第１のモノマーが、ジチオスレイトール（ＤＴＴ）、１，２−エタンジチオール、１，３−プロパンジチオール、１，４−ブタンジチオール、１，５−ペンタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，７−ヘプタンジチオール、１，８−オクタンジチオール、１，９−ノナンジチオール、１，１０−デカンジチオール、１，１１−ウンデカンジチオール、１，１２−ドデカンジチオール、１，１３−トリデカンジチオール、１，１４−テトラデカンジチオール、１，１６−ヘキサデカンジチオール、ジチオールブチルアミン（ＤＴＢＡ）、テトラ（エチレングリコール）ジチオール、ヘキサ（エチレングリコール）ジチオール、２−メルカプトエチルエーテル、２，２’−チオジエタンチオール、２，２’−（エチレンジオキシ）ジエタンチオール、プロパン−１，２，３−トリチオール、トリメチロールプロパントリス（２−メルカプトアセタート）、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトアセタート）、３，３’，３”−（（（（１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリイル）トリス（オキシ））トリス（プロパン−３，１−ジイル））トリス（スルファンジイル））トリス（プロパン−１−チオール）、４，４’，４”−（（（（１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリイル）トリス（オキシ））トリス（プロパン−３，１−ジイル））トリス（スルファンジイル））−トリス（ブタン−１−チオール）、ペンタエリスリチルテトラチオール、ペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオナート）、ジスルフィド結合を有するペプチド、およびジスルフィド結合を有するタンパク質からなる群より選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項５】
前記第１のモノマーが、ポリ（エチレングリコール）ジチオール、４ａｒｍ−ＰＥＧ２Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ５Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ、４アームポリ（エチレンオキシド）チオール末端、８ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ（ヘキサグリセロールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ（トリペンタエリスリトールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ（ヘキサグリセロールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ（トリペンタエリスリトールコア）、および８アームポリ（エチレンオキシド）チオール末端からなる群より選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項６】
前記第１のモノマーが、ジスルフィド結合を有するペプチドまたはジスルフィド結合を有するタンパク質である、請求項１に記載のポリマー。
【請求項７】
前記第１のモノマーが、銅／亜鉛スーパーオキシドジスムターゼ（ＳＯＤ１）変異体、ＤＪ−１変異体、エフェクターカスパーゼ、および鉄硫黄クラスターアセンブリ酵素（ＩｓｃＵ）からなる群より選択されるジスルフィド結合を有するタンパク質である、請求項６に記載のポリマー。
【請求項８】
前記第１のモノマーが家族性筋萎縮性側索硬化症（ｆＡＬＳ）−ＳＯＤ１変異体である、請求項７に記載のポリマー。
【請求項９】
ＷおよびＹがＳである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１０】
ＷがＳであり、ＹがＳ（Ｏ）である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリマー。 
【請求項１１】
ＷおよびＹがＳｅである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１２】
ＷがＳｅであり、ＹがＳｅ（Ｏ）である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１３】
ＷがＳｅであり、ＹがＳである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１４】
ＷがＳであり、ＹがＳｅである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１５】
ＷがＳｅであり、ＹがＳ（Ｏ）である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１６】
ＷがＳであり、ＹがＳｅ（Ｏ）である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１７】
Ｘが−（ＣＲ１Ｒ２）ｎ−であり、ここでｎは１、２、３、４、５、６、７および８からなる群より選択される整数であり、
各ＣＲ１Ｒ２基上の各Ｒ１および各Ｒ２は、Ｈ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＮ、ＮＨ２、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニル、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリール、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリール、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリールオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリールオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルアミノ、ＣＯＮＲ３Ｒ４、ＮＲ３ＣＯＲ４、ＮＲ３ＣＯＯＲ４、ＮＲ３ＳＯ２Ｒ４、ＮＲ３ＣＯＮＲ３Ｒ４、およびＮＲ３Ｒ４からなる群より独立して選択され、
各Ｒ３およびＲ４は、Ｈ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニル、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリール、および置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリールからなる群より独立して選択される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項１８】
ｎが３、４、５および６からなる群より選択される整数である、請求項１７に記載のポリマー。
【請求項１９】
各ＣＲ１Ｒ２基上の各Ｒ１および各Ｒ２が、Ｈ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＮ、ＮＨ２、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキルオキシ、および置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキルオキシからなる群より独立して選択される、請求項１７または１８に記載のポリマー。
【請求項２０】
各ＣＲ１Ｒ２基上の各Ｒ１および各Ｒ２が、Ｈ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＮ、ＮＨ２、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルオキシ、および置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキルオキシからなる群より独立して選択される、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項２１】
前記第１の架橋剤が、
【化２】
2020530039.tif 000041
からなる群より選択される式Ｉの部分を含む、請求項１〜８および１７〜２０のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項２２】
分子を共有結合する方法であって、
式Ｉの部分を含む複数の第１の分子を提供し：
【化３】
2020530039.tif 000042
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
前記第１の分子を、少なくとも１つのチオール官能基を含む複数の第２の分子と接触させ、
それによって前記第１の分子のＳまたはＳｅ原子と前記第２の分子の遊離チオール基との間に複数の共有結合を形成する
ことを含む方法。
【請求項２３】
物体、デバイス、またはアセンブリの表面をコーティングする方法であって、
（ａ）物体、デバイス、またはアセンブリの表面を提供する；
（ｂ）前記表面を、反応性部分と式Ｉの部分とを含む複数の第１の分子と接触させ：
【化４】
2020530039.tif 000043
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
それによって前記表面と前記第１の分子の反応性部分との間に複数の共有結合を形成して、第１の単分子層を形成する
ステップを含む方法。
【請求項２４】
（ｃ）前記単分子層を、少なくとも１つのチオール官能基を含む第２の分子と接触させ、それによって、前記第１の分子のＳまたはＳｅ原子と前記第２の分子の遊離チオール基との間に複数の共有結合が形成された第１の二分子層を形成することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
（ｄ）電位を印加し、それによって共有結合を還元して、第２の単分子層を形成することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
（ｆ）水および複数の金属イオンを含む水性混合物を提供し、それによって複数の金属イオンをキレート化した第２の単分子層の複数の金属キレート基を含む錯体を形成して、第２の二分子層を形成することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数の金属キレート基がＳ原子である、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の金属キレート基がＳｅ原子である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の金属イオンが複数の金属カチオンである、請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記金属カチオンが＋１の電荷を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記金属カチオンがＡｇまたはＡｕのカチオンである、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記金属カチオンが＋２の電荷を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記金属カチオンが、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｅｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｓｃ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｖ、またはＺｎのカチオンである、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記金属カチオンが＋３の電荷を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
金属カチオンが、Ａｕ、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｆｅ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｔｍ、またはＹｂのカチオンである、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
（ｆ）前記第２の二分子層を、式Ｉの部分を含む複数の第３の分子と接触させ：
【化５】
2020530039.tif 000044
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
それによって複数の第３の分子が前記複数の金属イオンをキレート化した三分子層を形成することをさらに含む、請求項２６〜３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
ＷおよびＹがＳである、請求項２２〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
ＷがＳであり、ＹがＳ（Ｏ）である、請求項２２〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
ＷおよびＹがＳｅである、請求項２２〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
ＷがＳｅであり、ＹがＳｅ（Ｏ）である、請求項２２〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
ＷがＳｅであり、ＹがＳである、請求項２２〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
ＷがＳであり、ＹがＳｅである、請求項２２〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
ＷがＳｅであり、ＹがＳ（Ｏ）である、請求項２２〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
ＷがＳであり、ＹがＳｅ（Ｏ）である、請求項２２〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
Ｘが−（ＣＲ１Ｒ２）ｎ−であり、ｎが１、２、３、４、５、６、７および８からなる群より選択される整数であり、
各ＣＲ１Ｒ２基上の各Ｒ１および各Ｒ２は、Ｈ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＮ、ＮＨ２、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニル、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリール、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリール、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリールオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリールオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルアミノ、ＣＯＮＲ３Ｒ４、ＮＲ３ＣＯＲ４、ＮＲ３ＣＯＯＲ４、ＮＲ３ＳＯ２Ｒ４、ＮＲ３ＣＯＮＲ３Ｒ４、およびＮＲ３Ｒ４からなる群より独立して選択され、
ここで、各Ｒ３およびＲ４は、Ｈ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニル、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリール、および置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリールからなる群より独立して選択される、請求項２２〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記第１の分子が、
【化６】
2020530039.tif 000045
からなる群より選択される式Ｉの部分を含む、請求項２２〜４５のいずれか一項記載の方法。
【請求項４７】
前記第２の分子が、（１１−メルカプトウンデシル）−Ｎ、Ｎ、Ｎ−トリメチルアンモニウムブロミド、（１１−メルカプトウンデシル）ヘキサ（エチレングリコール）、（１１−メルカプトウンデシル）テトラ（エチレングリコール）、１−（１１−メルカプトウンデシル）イミダゾール、ｌ−メルカプト−２−プロパノール、１１−（１Ｈ−ピロール−１−イル）ウンデカン−１−チオール、１１−（フェロセニル）ウンデカンチオール、１１−アミノ−１−ウンデカンチオール塩酸塩、１１−アジド−１−ウンデカンチオール、１１−メルカプト−１−ウンデカノール、１１−メルカプトウンデカンアミド、１１−メルカプトウンデカン酸、１１−メルカプトウンデシルヒドロキノン、１１−メルカプトウンデシルホスホン酸、１２−メルカプトドデカン酸、１６−アミノ−１−ヘキサデカンチオール塩酸塩、１６−メルカプトヘキサデカンアミド、１６−メルカプトヘキサデカン酸、３−アミノ−１−プロパンチオール塩酸塩、３−クロロ−１−プロパンチオール、３−メルカプト−１−プロパノール、３−メルカプトプロピオン酸、４−メルカプト−１−ブタノール、６−（フェロセニル）ヘキサンチオール、６−アミノ−１−ヘキサンチオール塩酸塩、６−メルカプト−１−ヘキサノール、６−メルカプトヘキサン酸、８−アミノ−１−オクタンチオール塩酸塩、８−メルカプト−１−オクタノール、８−メルカプトオクタン酸、９−メルカプト−１−ノナノール、トリエチレングリコールモノ−１１−メルカプトウンデシルエーテル、１−メルカプトコハク酸、システイン残基を有するペプチド、システイン残基を有するタンパク質、システアミン、１−チオヘキシトール、ポリ（エチレングリコール）２−メルカプトエチルエーテル酢酸、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルチオール、１−チオグリセロール、２−ナフタレンチオール、ビフェニル−４−チオール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール−５−チオール、５−（トリフルオロメチル）ピリジン−２−チオール、１−［２−（ジメチルアミノ）エチル］−１Ｈ−テトラゾール−５−チオール、１−プロパンチオール、１−ブタンチオール、１−ペンタンチオール、１−ヘキサンチオール、１−オクタンチオール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタンチオール、およびγ−Ｇｌｕ−Ｃｙｓからなる群より選択される、請求項２２および２４〜４６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
前記第２の分子が、ジチオール化合物、トリチオール化合物、テトラチオール化合物、およびチオマーからなる群より選択される、請求項２２および２４〜４６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
前記第２の分子が、ジチオール化合物、トリチオール化合物、テトラチオール化合物、ヘキサチオール化合物、およびオクタチオール化合物からなる群より選択される、請求項２２および２４〜４６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
前記第２の分子が、ＤＴＴ、１，２−エタンジチオール、１，３−プロパンジチオール、１，４−ブタンジチオール、１，５−ペンタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，７−ヘプタンジチオール、１，８−オクタンジチオール、１，９−ノナンジチオール、１、１０−デカンジチオール、１，１１−ウンデカンジチオール、１，１２−ドデカンジチオール、１，１３−トリデカンジチオール、１，１４−テトラデカンジチオール、１，１６−ヘキサデカンジチオール、ＤＴＢＡ、テトラ（エチレングリコール）ジチオール、ヘキサ（エチレングリコール）ジチオール、２−メルカプトエチルエーテル、２，２’−チオジエタンチオール、２，２’−（エチレンジオキシ）ジエタンチオール、プロパン−１，２，３−トリチオール、トリメチロールプロパントリス（２−メルカプトアセタート）、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトアセタート）、３，３’，３”−（（（（１，３，５−トリアジン−２，４、６−トリイル）トリス（オキシ））トリス（プロパン−３，１−ジイル））トリス（スルファンジイル））トリス（プロパン−１−チオール）、４，４’，４”−（（（（１，３、５−トリアジン−２，４，６−トリイル）トリス（オキシ））トリス（プロパン−３，１−ジイル））トリス（スルファンジイル））トリス（ブタン−１−チオール）、ペンタエリスリチルテトラチオール、ペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオナート）、ジスルフィド結合を有するペプチド、およびジスルフィド結合を有するタンパク質からなる群より選択される、請求項２２、２４〜４６、４８、および４９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５１】
前記第２の分子が、ポリ（エチレングリコール）ジチオール、４ａｒｍ−ＰＥＧ２Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ５Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ、４アームポリ（エチレンオキシド）チオール末端、８ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ（ヘキサグリセロールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ（トリペンタエリスリトールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ（ヘキサグリセロールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ（トリペンタエリスリトールコア）、および８アームポリ（エチレンオキシド）チオール末端からなる群より選択される、請求項２２、２４〜４６、４８、および４９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５２】
前記第２の分子が、ジスルフィド結合を有するペプチドまたはジスルフィド結合を有するタンパク質である、請求項２４〜４６、４８、および４９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
前記第２の分子が、ＳＯＤ１変異体、ＤＪ−１変異体、エフェクターカスパーゼ、およびＩｓｃＵからなる群より選択されるジスルフィド結合を有するタンパク質である、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記第２の分子がｆＡＬＳ−ＳＯＤ１変異体である、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
基材およびコーティング材を含む組成物であって、前記コーティング材は、複数の式Ｉの部分を含む第１の単分子層を含み：
【化７】
2020530039.tif 000046
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
前記コーティング材は前記基材に共有結合している、組成物。
【請求項５６】
前記コーティング材が、式Ｉの部分と少なくとも１つのチオール官能基を含む複数の第１のモノマーとから誘導されるポリマーを含む第１の二分子層を含み、前記複数の式Ｉの部分のＳまたはＳｅ原子と前記第１のモノマーの遊離チオール基との間に複数の共有結合が形成される、請求項５５に記載の組成物。
【請求項５７】
前記コーティング材が、前記複数の式Ｉの部分の還元形態を含む第２の単分子層を含む、請求項５６に記載の組成物。
【請求項５８】
前記コーティング材が、複数の金属イオンをキレート化した前記第２の単分子層の複数の金属キレート基を含む第２の二分子層を含む、請求項５７に記載の組成物。
【請求項５９】
前記複数の金属キレート基がＳ原子である、請求項５８に記載の組成物。
【請求項６０】
前記複数の金属キレート基がＳｅ原子である、請求項５８に記載の組成物。
【請求項６１】
前記複数の金属イオンが複数の金属カチオンである、請求項５８〜６０のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項６２】
前記金属カチオンが＋１の電荷を有する、請求項６１に記載の組成物。
【請求項６３】
前記金属カチオンがＡｇまたはＡｕのカチオンである、請求項６２に記載の組成物。
【請求項６４】
前記金属カチオンが＋２の電荷を有する、請求項６１に記載の組成物。
【請求項６５】
前記金属カチオンが、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｅｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｓｃ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｖ、またはＺｎのカチオンである、請求項６４に記載の組成物。
【請求項６６】
前記金属カチオンが＋３の電荷を有する、請求項６１に記載の組成物。
【請求項６７】
前記金属カチオンが、Ａｕ、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｆｅ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｔｍ、またはＹｂのカチオンである、請求項６６に記載の組成物。
【請求項６８】
前記コーティング材が、複数の金属イオンをキレート化した複数の第３の分子をさらに含む三分子層を含み、前記第３の分子は式Ｉの部分を含む、請求項５８〜６７のいずれか一項に記載の組成物：
【化８】
2020530039.tif 000047
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する。
【請求項６９】
前記第１の単分子層が、
【化９】
2020530039.tif 000048
からなる群より選択される複数の部分を含む、請求項５５〜６８のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項７０】
細胞膜を横切って目的分子を輸送する方法であって、
（ａ）式Ｉの部分を含む目的機能性分子を提供する： 
【化１０】
2020530039.tif 000049
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
（ｂ）式Ｉの部分が１つまたは複数の細胞膜輸送タンパク質に可逆的に結合する条件下で、目的細胞を前記目的機能性分子と接触させ、
それによって細胞膜を横切る目的分子の輸送を促進させる
ことを含む方法。
【請求項７１】
前記機能性分子が、
【化１１】
2020530039.tif 000050
からなる群より選択される式Ｉの部分を含む、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
ケラチン含有物質を処理する方法であって、
ｉ）複数のジスルフィド結合を含むケラチン含有物質サンプルである複数の第１のモノマーを提供する；
ｉｉ）前記ケラチン含有物質サンプルに、約０．１質量％〜約１５質量％の濃度の還元剤を含む混合物を所定の期間適用し、それによって複数の遊離チオール基を含む還元ケラチン含有物質サンプルを生成する；
ｉｉｉ）式Ｉの部分を含む第１の架橋剤を前記還元ケラチン含有物質サンプルに適用し：
【化１２】
2020530039.tif 000051
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
それによって遊離チオール基と第１の架橋剤との間に複数の共有結合を形成する
ことを含む方法。
【請求項７３】
前記還元剤が、チオグリコール酸アンモニウム、Ｌ−システイン、グルタチオン、アスコルビン酸、β−メルカプトエタノール、２−メルカプトエチルアミン、２−メルカプトエチルアミン塩酸塩、ジチオスレイトール（ＤＴＴ）、チオ乳酸、チオサリチル酸、トリス−２−カルボキシエチルホスフィン塩酸塩（ＴＣＥＰ）、次亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、二亜硫酸カリウム、二亜硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム、チオグリコール酸、チオグリコール酸カルシウム、チオグリコール酸カリウム、チオグリコール酸ナトリウム、システイン塩酸塩、チオ乳酸アンモニウム、チオグリセリン、メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸グリセリルおよびジチオールブチルアミン（ＤＴＢＡ）からなる群より選択される、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
ケラチン含有物質を処理する方法であって、
ｉ）複数のジスルフィド結合を含むケラチン含有物質サンプルである複数の第１のモノマーを提供する；
ｉｉ）前記ケラチン含有物質サンプルに、式Ｉの部分を含む第１の架橋剤を含有する混合物を所定の期間適用し：
【化１３】
2020530039.tif 000052
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
それによって、複数の遊離チオール基を形成し、それが第１の架橋剤と反応して遊離チオール基と第１の架橋剤との間に複数の共有結合を形成する
ことを含む方法。
【請求項７５】
前記ケラチン含有物質が、毛髪、眉毛、まつげ、指の爪、および足の爪からなる群より選択される、請求項７２〜７４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７６】
前記ケラチン含有物質が毛髪である、請求項７２〜７４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は、２０１７年７月１１日出願の米国仮出願第６２／５３０，９３４号、および２０１８年６月４日出願の米国仮出願第６２／６８０，３１８号の優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、目的分子または分子種の間に共有結合を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
２つの分子または分子種の共有結合は、生体分子の生成およびタグ付け、ポリマー合成、デンドリマーなどの複雑な分子構造の合成、および表面化学などの多様な分野で広く使用されている基本的に重要な化学反応である。「クリック」ケミストリーは、この分野での最近の開発において重要な役割を果たしてきた。クリックケミストリーの概念は２００１年に初めて導入された１（非特許文献１）。
【０００４】
「クリック」反応という用語は、一般的に、ワンポットで生じ、水に敏感ではなく、最小限の無害な副産物を生成し、さらには迅速かつ不可逆的に反応を駆動して高い反応特異性で高収率の単一反応生成物をもたらす高い熱力学的駆動力を有する化学反応を説明するために使用される。典型的なクリック反応には、アルキンへのアジドの付加などの不飽和種の環化付加；求核置換；「非アルドール」タイプのカルボニル反応；およびディールス・アルダー反応（Diels−Alder chemistry）を含む、炭素−炭素多重結合の付加が含まれる。
【０００５】
クリック反応は、反応が位置特異的で高収量である必要があり、副産物が非毒性である必要があり（ｉｎ  ｖｉｖｏシステムの場合）、さらに反応生成物が生理学的に安定である必要がある、複雑な生物学的環境で反応を実行するのに特に適している。
【０００６】
チオラート基は、独自の求核性と分極率を有しており、それによって高い特異性で標的化されることが可能となる。チオラート−エン反応は大きな熱力学的駆動力を有し、反応収率が高く、立体特異的で、クリックケミストリーの一種として受け入れられている２（非特許文献２）。多数の薬物がシステイン（Ｃｙｓ）チオラートと共有結合を形成する。サブマイクロモル濃度の親和性のキナーゼ阻害剤を使用してオフターゲット反応を最小限に抑える際に、特定の（Ｃｙｓ含有）構造を有するキナーゼに対する特異性を高めるために−エン（−ｅｎｅ）、−イン（−ｙｎｅ）、およびその他の弱求電子弾頭が使用されてきた３（非特許文献３）
【０００７】
チオール−エン反応は、チオール架橋を必要とする用途でも一般的である４（非特許文献４）。チオール−エン架橋反応の合成応用には、自己修復ポリマー２（非特許文献２）、ナノゲル３（非特許文献３）、熱硬化性ポリマー、ヒドロゲル５（非特許文献５）、およびデンドリマー６（非特許文献６）が含まれる。チオール−エン架橋の一般的な生化学的応用には、ｉｎ  ｖｉｔｒｏでの生物学的製剤の機能化または安定化７（非特許文献７）、および高次タンパク質構造とタンパク質間相互作用の探索８（非特許文献８）が含まれる。
【０００８】
ジチオラート−ジエン反応は、プラスチックからタンパク質に至るまでの物質の高次構造をテンプレート化することもできる。残念ながら、−エン（ｅｎｅ）部分は生体直交性ではなく、例えばホスファターゼおよびシステインプロテアーゼの孤立した触媒システイン残基など、タンパク質機能に不可欠な生物学的環境における数百ものシステイン残基の多くに無差別に結合する。これにより、チオール−エン反応のｉｎ  ｖｉｖｏ適用を制限する毒性レベルがもたらされる。
【０００９】
これらのチオール−エン架橋ツールの欠点の１つは、それらが架橋選択的でないことである。これらのツールは、２つの官能基がたまたま到達範囲内にある場合を除き、末端の「デッドエンド」修飾（”dead-end” modification）を形成する９（非特許文献９）。デッドエンド修飾は生体内で有毒である；特に、必須の触媒システイン（例えば、ホスファターゼおよびシステイン［Ｃｙｓ］プロテアーゼ）の修飾、および有害な免疫応答のリスクを高める「非自己」エピトープの作成９（非特許文献９）。この固有の毒性および乏しい細胞透過性が、ｉｎ  ｖｉｖｏ架橋の使用の障害となっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Kolb, H. C.; Finn, M. G.; Sharpless, K. B.,, Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40 (11), 2004−2021
【非特許文献２】Kuhl, N.; Geitner, R.; Vitz, J.; Bode, S.; Schmitt, M.; Popp, J.; Schubert, U. S.; Hager, M. D., J. Appl. Polym. Sci. 2017, 134 (19), 1−8
【非特許文献３】Lockhart, J. N.; Beezer, D. B.; Stevens, D. M.; Spears, B. R.; Harth, E., J. Control. Release 2016, 244, 366−374
【非特許文献４】Hoyle, C. E.; Bowman, C. N., Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49 (9), 1540−1573
【非特許文献５】Wang, J. Q.; Zhang, F. J.; Tsang, W. P.; Wan, C.; Wu, C., Biomaterials 2017, 120, 11−21
【非特許文献６】Killops, K. L.; Campos, L. M.; Hawker, C. J., J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (15), 5062−5064
【非特許文献７】Marculescu, C.; Kossen, H.; Morgan, R. E.; Mayer, P.; Fletcher, S. A.; Tolner, B.; Chester, K. A.; Jones, L. H.; Baker, J. R., Chem. Commun. 2014, 50 (54), 7139−7142
【非特許文献８】Auclair, J. R.; Boggio, K. J.; Petsko, G. A.; Ringe, D.; Agar, J. N., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107 (50), 21394−21399
【非特許文献９】Konermann, L.; Vahidi, S.; Sowole, M. A., Anal. Chem. 2014, 86 (1), 213−232
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、ジチオラート−ジエン反応におけるジエンの生体適合性代替物が必要とされている。あるいはまたは加えて、チオールを架橋することへの選択性が改善された化学ツールが必要とされている。あるいはまたは加えて、幅広いクラスの生体分子に適用できる、新規で、簡単で、清潔で、かつ高効率な固定化反応（immobilization chemistry）が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の態様では、本開示は、分子の共有結合の方法を提供し、その方法は、
式Ｉの部分を含む複数の第１の分子を提供し：
【化１】
2020530039.tif 000002
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
前記複数の第１の分子を、少なくとも１つのチオール官能基を含む複数の第２の分子と接触させ、
それによって前記第１の分子のＳまたはＳｅ原子と前記第２の分子の遊離チオール基との間に複数の共有結合を形成する
ことを含む。
【００１３】
第２の態様では、本開示は、第１のモノマーおよび第１の架橋剤から誘導されるポリマーを提供し、
前記第１のモノマーは、少なくとも２つのチオール官能基を含み、
前記第１の架橋剤は、式Ｉの部分を含む：
【化２】
2020530039.tif 000003
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する。
【００１４】
第３の態様では、本開示は、デンドリマーの製造方法を提供し、その方法は、
（ｉ）少なくとも３つのチオール官能基を含む複数の第１のコアデンドリマー前駆体分子を提供し、
前記複数の第１のコアデンドリマー前駆体分子を、式Ｉの部分：
【化３】
2020530039.tif 000004
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
を含む複数の第１の架橋剤と、チオール官能基と式Ｉの部分との間で反応が生じることができる条件下で接触させ、それによってコア前駆体デンドリマー分子を架橋剤と共有結合により架橋させてデンドリマーを形成することを含む、あるいは
（ｉｉ）少なくとも３つの式Ｉの部分を含む複数の第２のコアデンドリマー前駆体分子を提供し：
【化４】
2020530039.tif 000005
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
前記複数の第２のコアデンドリマー前駆体分子を、少なくとも２つのチオール官能基を含む複数の第２の架橋剤と、チオール官能基と式Ｉの部分との間で反応が生じることができる条件下で接触させ、それによってコア前駆体デンドリマー分子を架橋剤と共有結合により架橋させてデンドリマーを形成することを含む。
【００１５】
一部の実施形態では、第１および第３の態様の方法、ならびに第２の態様のポリマーは、高収率で、立体選択性をもって、高い反応速度で進行し、さらに熱力学的駆動力により駆動されるため、クリックケミストリー反応を伴う。
【００１６】
有利には、式Ｉの部分は、チオールを架橋するために使用されてきたジエン（または他の一般的に使用される求電子剤）よりも生体適合性が高い。
【００１７】
第１〜第３の態様の一部の実施形態において、
Ｘは−（ＣＲ１Ｒ２）ｎ−であり、ここでｎは１、２、３、４、５、６、７および８からなる群より選択される整数であり、
各ＣＲ１Ｒ２基における各Ｒ１および各Ｒ２は、Ｈ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＮ、ＮＨ２、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニル、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリール、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリール、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリールオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリールオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルアミノ、ＣＯＮＲ３Ｒ４、ＮＲ３ＣＯＲ４、ＮＲ３ＣＯＯＲ４、ＮＲ３ＳＯ２Ｒ４、ＮＲ３ＣＯＮＲ３Ｒ４、およびＮＲ３Ｒ４からなる群より独立して選択され、
ここで、各Ｒ３およびＲ４は、Ｈ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニル、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリール、および置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリールからなる群より独立して選択される。
【００１８】
第３の態様の一部の実施形態では、少なくとも３つのチオール官能基を含む複数の第１のコアデンドリマー前駆体分子は、１，３プロパンジチオールまたは１，４ブタンジチオールなどのジチオールと、２，４，６−トリス（アリルオキシ）−１，３，５−トリアジンなどのトリアルケンとの間のチオール−エン反応によって形成することができる。一部の実施形態では、この方法を使用して、コアデンドリマー前駆体分子とエクステンダー分子（extender molecule）の比によって特性を制御できる「自己修復」樹枝状超構造（“self−healing” dendritic superstructure）を作成することができる。あるいは、トリチオール化合物およびテトラチオール化合物を架橋して、少なくとも３つのチオール官能基を有するコアデンドリマー前駆体分子を提供することができる。架橋剤は、式Ｉの部分を含んでいてよい。
【００１９】
第４の態様では、本開示は、ポリマーまたはデンドリマーの製造方法を提供し、その方法は、
少なくとも２つのチオール官能基を含む複数の第１のモノマーを提供し、
前記複数の第１のモノマーを、式Ｉの部分：
【化５】
2020530039.tif 000006
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
を含む複数の第１の架橋剤と、チオール官能基と架橋剤との間で反応が生じることができる条件下で接触させ、それによって架橋剤分子を介してモノマーを共有結合で架橋させることによりポリマーまたはデンドリマーを形成することを含む。
【００２０】
第５の態様では、本開示は、物体、デバイス、またはアセンブリの表面をコーティングする方法を提供し、その方法は以下のステップを含む：
（ａ）物体、デバイス、またはアセンブリの表面を提供する；
（ｂ）前記表面に、反応性部分と式Ｉの部分とを含む複数の第１の分子を接触させ：
【化６】
2020530039.tif 000007
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
それによって表面と第１の分子の反応性部分との間に複数の共有結合を形成して、第１の単分子層を形成する。
【００２１】
第５の態様の一例では、カルボキシ部分を使用してβ−リポ酸を表面に結合させることができる。これにより、（電子が適用される前に）機能性ジチオール（functionalized dithiol）とクリック反応を行って二分子層（すなわち、第１の二分子層）を形成することができる電気化学的に活性な単分子層（すなわち、第１の単分子層）が形成される。一部の実施形態では、第１の二分子層は半導体である。電子が適用された後、ジスルフィド結合が還元されて単分子層（すなわち、第２の単分子層）を作成することができる。一部の実施形態では、第２の単分子層は、金属をキレート化して二分子層（すなわち、第２の二分子層）を形成する。一部の実施形態では、第２の二分子層は、キレート化された金属の正体（identity）によって調整可能なＰ−Ｎギャップを有する半導体である。金属層に対して、三分子層用に、式Ｉの部分を含む複素環（例えば、環状ジスルフィドまたは環状チオスルフィナート）の第３の層がくる。一部の実施形態では、三分子層の形成は、金属の酸化還元状態に依存し、これは印加電圧によって制御することができる。一部の実施形態では、三分子層システムは電池である。一部の実施形態において、環状チオスルフィナートは、第二世代のリチウムイオン電池で使用されるＳ８と同様に作用する。
【００２２】
第１、第３および第４の態様の方法は、自己修復ポリマー、ヒドロゲル、ナノゲル、薄膜、金属ナノ粒子、および物質内の２つの層を作成するために使用できる反応を提供し、また第２の態様は、自己修復ポリマー、ヒドロゲル、ナノゲル、薄膜、金属ナノ粒子、および物質内の２つの層を作成するために使用できるポリマーを提供する。一部の実施形態において、それら方法およびポリマーは、表面の機能化、腐食防止、緩和（pacifying）、および不動態化(passivating)に使用することができる。一部の実施形態では、その方法およびポリマーは、合成クリックケミストリーに使用することができる。一部の実施形態では、その方法およびポリマーを使用して、フォトクロミック剤およびフラボラント（flavorant）を作成することができる。一部の実施形態では、その方法およびポリマーは、イオン液体の機能化に使用することができる。一部の実施形態において、その方法およびポリマーは、自己組織化単分子層および分子スケールエレクトロニクスを作成するために使用することができる。一部の実施形態では、その方法およびポリマーを超伝導体に使用することができる。一部の実施形態では、その方法およびポリマーを電池に使用することができる。
【００２３】
第１、第３および第４の態様で生じる反応、ならびに第２の態様のポリマーの重要な特徴には以下のものが含まれる：１）単一チオラートへの結合は可逆的であるが、ジチオール架橋はそうではない；２）脱離基は、架橋時にのみ消費される；３）ジスルフィド結合が第１のチオール部分に形成されると、第２のチオール部分のＥＣは急激に増加する（すなわち、閉環を介した第１のチオールからの解放と架橋形成は類似のエントロピーを有する）；４）架橋は、Ｓ−Ｓ、Ｓ−ＳｅまたはＳｅ−Ｓｅ結合のかなりの結合エンタルピーと水の形成によって促進される；高収量；および確立された立体選択性；５）カルボン酸塩、アミン、およびジスルフィドを含む他の反応性官能基が回避される。
【００２４】
トランスフェリン受容体のＣｙｓへの可逆的な環状ジスルフィドの結合はこれまで、薬物カーゴ送達（drug cargo delivery）などの細胞膜を横切る輸送に利用されてきた。これに基づき、式Ｉの化合物は同様の用途に使用することができる。したがって、第６の態様において、本明細書は、細胞膜を通って目的分子を輸送する方法を提供し、その方法は、
（ａ）式Ｉの部分を含む目的機能性分子（functionalized molecule of interest）を提供する：
【化７】
2020530039.tif 000008
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
（ｂ）前記式Ｉの部分が１つ以上の細胞膜輸送タンパク質に可逆的に結合する条件下で、目的細胞を前記目的機能性分子と接触させ、
それによって細胞膜を横切る目的分子の輸送を促進する
ことを含む。
【００２５】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】理論に束縛されることなく、環状ジスルフィドおよび環状チオスルフィナートを使用したチオール架橋の提案メカニズム。最初のジスルフィド結合の形成は可逆的である。エントロピー的に好ましい閉環により、デッドエンド修飾（dead-end modification）が最小限に抑えられる（メカニズムＩ）。架橋は、ＣｙｓＡと、チオラートＢの律速Ｓ酸化（メカニズムＩＩ）または環状チオスルフィナート（メカニズムＩＩＩ）のいずれかに由来するスルフェン酸との縮合により進行する。
【図１Ｂ】図１Ａで提案されたメカニズムによる非酵素反応のポテンシャルエネルギ局面。自由エネルギー値は、Ｍ０６−２Ｘ／６−３１１＋Ｇ（ｄ，ｐ）ＩＥＦ−ＰＣＭＨ２Ｏ／／Ｍ０６−２Ｘ／６−３１＋Ｇ（ｄ，ｐ）ＩＥＦ−ＰＣＭＨ２Ｏを使用して計算する。＊上側の点線は、５の酸化のゼロ次半減期速度論(zeroth−order half−life kinetics) から導かれる活性化障壁を示す。ＤＦＴで計算して“ΔＧ＝−１３２．４ｋｃａｌ  ｍｏｌ−１；Ｓ−Ｓ結合および水の形成の公開されたエンタルピーから計算してΔＧ＝−１３１ｋｃａｌ  ｍｏｌ−１。１および５へのＭｅＳ−の求核付加の遷移構造を示す。結合長とエネルギー値は、それぞれÅとｋｃａｌ  ｍｏｌ−１で報告されている。
【図２Ａ】環状チオスルフィナートによるチオール架橋は、ｉｎ  ｖｉｔｒｏおよび細胞内でＳＯＤ１二量体を速度論的に安定化する。代表的な生の質量スペクトル（左）およびデコンボリューション処理を行った質量スペクトル（右）。架橋二量体（Ｄ）の分子量３１，８０８Ｄａは、図１Ａで提案されたメカニズムを裏付ける（例えば、２つのＳＯＤ１単量体［２ｘ１５，８４４Ｄａ（Ｍ）］＋１，２−ジチアン−１−オキシド［１３６Ｄａ］−酸素［１６Ｄａ］）。
【図２Ｂ】図２Ａの代表的なデータを架橋率の計算に使用した。１０分のインキュベーション後、１，２−ジチアン−１−オキシドおよび１，２−ジチアンはそれぞれ、ＳＯＤ１の９５％および０％を架橋した。
【図２Ｃ】環状ジスルフィド架橋剤の反応速度がチオール酸化により制限されることに合致して、１，２−ジチアンは、３日後にＳＯＤ１の１１％しか架橋しない。様々な濃度の化合物と３０分間インキュベートしたＨｅｐ  Ｇ２細胞からのＳＯＤ１のウェスタンブロット。１，２−ジチアン−１−オキシド架橋のＥＣ５０は、Ｈｅｐ  Ｇ２およびＨＥＬＡ細胞で１〜５μΜであった。
【図３】１，２−ジチアン−１−オキシドの架橋半減期の決定。Ｓｉｎｇｈら１３のプロトコルに従って一連の複数濃度速度反応実験を行い、環状チオスルフィナート媒介架橋生成物形成の全体的な二次速度定数が１．５ｘ１０４Ｍ−１分−１であることを特定し、その値を、その実験条件下で、ＳＯＤ１を１，２−ジチアン−１−オキシドで架橋させるための予測半減期３分に外挿した。ここに示されているのは、５０μＭのＳＯＤ１を２０倍過剰の１，２−ジチアン−１−オキシド（１ｍＭ）と共に用いる１つの濃度での代表的な結果である。
【図４】１，２−ジチアン−１−オキシド架橋部位の確認。１，２−ジチアン−１−オキシドとインキュベートした野生型（ＷＴ）およびＣｙｓ１１１Ｓｅｒ  ＳＯＤ１のＬＣ−ＭＳ分析。ＳＯＤ１変異体であるＣｙｓ１１１Ｓｅｒは共有結合二量体形成を示さず、１，２−ジチアン−１−オキシド架橋の位置がＳＯＤ１の二量体界面におけるＣｙｓ１１１ペアであることを確認する。
【図５】１，２−ジチアン＋ＳＯＤ１反応の完全な反応速度論。５０μΜのＳＯＤ１を２０倍過剰の１，２−ジチアンとインキュベートすると、図１Ａで提案したメカニズムと整合する予想二量体質量３１，８０８Ｄａでのゆっくりとした（環状チオスルフィナートと比較して）架橋形成を示す。
【図６】１，２−ジチアン−１−オキシドは、ＨｅＬａ細胞においてＷＴ  ＳＯＤ１を架橋する。漸増濃度の環状チオスルフィナート（１，２−ジチアン−１−オキシド）で処理したＨｅＬａ細胞から抽出したＳＯＤ１のウェスタンブロットは、ＳＯＤ１の１，２−ジチアン−１−オキシド架橋のＥＣ５０が約５μΜであることを示す。
【図７】１，２−ジチアン−１−オキシドの細胞生存アッセイ。様々な濃度の１，２−ジチアン−１−オキシドとインキュベートしたＳＨ−ＳＹ５Ｙ細胞は、測定されたＥＣ５０よりも５０倍高い架橋剤濃度で細胞生存率が未処理細胞と同等であり、ＬＣ５０がＥＣ５０のおよそ２００倍であることを示す。
【図８】環状チオスルフィナートであるβ−リポ酸は、Ｈｅｐ  Ｇ２細胞においてＳＯＤ１を架橋し、環状ジスルフィドであるα−リポ酸よりも効率的に架橋する。漸増濃度のリポ酸（αおよびβ）で処理したＨｅｐ  Ｇ２から抽出したＳＯＤ１のウェスタンブロットは、１−オキシド形態がｉｎ  ｖｉｖｏ架橋を増加させることを示す（変性ＳＤＳ−ＰＡＧＥの後、ＳＯＤ１二量体（矢印）の形成によって測定）。
【図９】ＳＯＤ１のα−リポ酸架橋とβ−リポ酸架橋の質量分析アッセイ。ＳＯＤ１の共有結合架橋の速度と程度の両方が、α−リポ酸のβ−リポ酸への酸化により高められる。
【図１０Ａ】１，２−ジチアン−１−オキシドの架橋効率。ＳＯＤ１を１０倍（１０ｘ）の１，２−ジチアン−１−オキシドとインキュベートする。
【図１０Ｂ】１０倍（１０ｘ）の１，２−ジチアン−１−オキシドおよび１００倍（１００ｘ）の還元型グルタチオンでの架橋効率は、過剰なグルタチオンの存在下でさえ、１，２−ジチアン−１−オキシドがＳＯＤ１を効率的に架橋できることを示す。グルタチオンの存在下で、架橋の速度は低下したが、架橋収率（１００％）は影響を受けなかった。
【図１１】１，２−ジチアン−１−オキシド／ＤＴＴ競合の質量分析アッセイ。様々なＤＴＴ濃度で２４時間インキュベートしたＳＯＤ１サンプルは、架橋剤：ＤＴＴ＝１：１で、１，２−ジチアン−１−オキシドがＳＯＤ１のチオールペアを架橋する能力を確認する。
【図１２】それぞれ、ＭｅＳ−、１，２−ジチアン、および１，２−ジチアン−１−オキシドのＨＯＭＯおよびＬＵＭＯのエネルギー。Ｍ０６−２Ｘ／６−３１１＋＋Ｇ（ｄ，ｐ）ＩＥＦ−ＰＣＭＨ２Ｏ／／Ｍ０６−２Ｘ／６−３１＋Ｇ（ｄ，ｐ）を使用して計算した。
【図１３】１，２−ジチエパン−１−オキシドを使用したＳＯＤ１の架橋。１，２−ジチエパン−１−オキシドは、１，２−ジチアン−１−オキシドと同じ提案されたメカニズムに従って、ＳＯＤ１の迅速かつ完全な架橋を形成するが、１，２−ジチエパンはそうではない。観察された共有結合二量体（Ｄ）は３１，８２４Ｄａ（２つのＳＯＤ１単量体［２ｘ１５，８４４Ｄａ］＋１，２−ジチエパン−１−オキシド［１５２Ｄａ］−酸素［１６Ｄａ］）に現れた。
【図１４】環状チオスルフィナート媒介重合。すべての混合物はポリエチレンジチオールを含んでいた。左から右に、混合物は、促進剤を含まない（−）、トリチオシアヌル酸を含む、トリメチロールプロパントリス（３−ＭＰ）を含む、およびペンタエリスリトールテトラ（３−ＭＰ）を含むであり、また１，２−ジチアン−１−オキソ架橋剤を含むかまたは架橋剤を含まない（−）のいずれかである。固体の塊への矢印はポリマーを示す；混合物への矢印は、推定ナノ粒子を示す。ＭＰ＝３−メルカプトプロピオナート。
【図１５】１，２−ジチオカン−１−オキシドを使用したＳＯＤ１の架橋。１，２−ジチオカン−１−オキシドは、１，２−ジチアン−１−オキシドと同じ提案されたメカニズムに従って、ＳＯＤ１の迅速かつ完全な架橋を形成するが、１，２−ジチオカンはそうではない。観察された共有結合二量体（Ｄ）は３１，８３４Ｄａ（２つのＳＯＤ１単量体［２ｘ１５，８４４Ｄａ］＋１，２−ジチオカン−１−オキシド［１６２Ｄａ］−酸素［１６Ｄａ］）に現れた。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本明細書では、チオールおよびチオラートを架橋するためのより生体適合性の高い方法に焦点を合わせて、ポリマー、ポリマーの製造方法、および組成物を開示する。本開示の一部の実施形態において、ポリマー、製造方法、および組成物は、ジチオールおよびジチオラートと複素環との反応に焦点を合わせる。本開示の一部の実施形態において、ポリマー、製造方法、および組成物は、チオールおよびチオラートと複素環との反応に焦点を合わせる。一部の実施形態では、複素環は式Ｉの部分を含む：
【化８】
2020530039.tif 000009
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する。環状ジスルフィドでは、ＷおよびＹはＳである。一部の実施形態では、複素環は環状チオスルフィナートであり、ＷはＳであり、ＹはＳ（Ｏ）である。一部の実施形態では、複素環は環状ジセレニドであり、ＷおよびＹはＳｅである。一部の実施形態では、複素環は環状セレノセレノキシドであり、ＷはＳｅであり、ＹはＳｅ（Ｏ）である。一部の実施形態では、複素環は環状セレノスルフィドであり、ＷはＳｅであり、ＹはＳである；または、ＷはＳであり、ＹはＳｅである。一部の実施形態において、複素環は環状セレノスルフィナートであり、ＷはＳｅであり、ＹはＳ（Ｏ）である。一部の実施形態では、複素環は環状チオセレノキシドであり、ＷはＳであり、ＹはＳｅ（Ｏ）である。
【００２８】
チオール、チオラート、ジチオール、およびジチオラートは、様々な化学反応で使用される。一部の実施形態では、式Ｉの部分を含む複素環を用いて、チオール−求電子剤媒介架橋における求電子剤（例えば、−エン分子、−イン分子、マイケルアクセプタなど）を置き換える。一部の実施形態では、式Ｉの部分を含む複素環は、自己修復ポリマー８、ヒドロゲル９、ナノゲル１０、薄膜１１、金属ナノ粒子１２、および物質内の２つの層１３の架橋において、チオール、チオラート、ジチオール、またはジチオラートと反応する。一部の実施形態において、本明細書に記載の反応および方法は、表面の機能化１４、腐食防止１５、緩和１６および不動態化に使用される。一部の実施形態では、本明細書に記載の反応および方法は、合成クリックケミストリーに使用される（例えば、ベンゼンジチオールなどのジチオールを使用して、オキソ環状ジスルフィドと反応させる）。一部の実施形態では、本明細書に記載の反応および方法は、クリックケミストリーを触媒する（Ｃｕリガンドとして機能する）１７。一部の実施形態では、本明細書に記載の反応および方法は、フォトクロミック剤１８およびフラボラントを作成するために使用される。一部の実施形態において、本明細書に記載の反応および方法は、イオン液体の機能化に使用される１９。一部の実施形態では、本明細書に記載の反応および方法を使用して、自己組織化単分子層および分子スケールエレクトロニクスを作成する２０。一部の実施形態では、本明細書に記載の反応および方法は、超伝導体に使用される２１。一部の実施形態では、本明細書に記載の反応および方法は、リチウム硫黄電池の容量維持に使用される２２。ｉｎ  ｖｉｔｒｏ重合および表面化学に使用される最も一般的なメカニズムはそれぞれ、チオール−エンクリックケミストリー（ラジカル型とマイケル型の両方）および金属ライゲーションである。
【００２９】
一部の実施形態において、本明細書に記載の反応および方法は、ジエンの使用に類似しており、ジエンが式Ｉの部分を含むより生体適合性の高い複素環（例えば、環状ジスルフィド）によって置き換えられる。本明細書に記載の方法は、環状ジスルフィドが式Ｉの基として使用されるときは常にＢａｒｃａｎ２３の方法と異なり、また環状ジスルフィドが架橋剤として使用されないときは、環状ジスルフィド当たり１つのジチオールを使用し、したがって、キャップ／機能化される必要のある遊離チオールの形成をもたらさないことによりＢａｒｃａｎの方法とは異なる（バルカンの場合、マレイミドのチオール−エン反応を使用する）。
【００３０】
本明細書に記載の反応および方法は、選択的に架橋を形成できる化学ツールの必要性に対処する。現代のチオール選択的架橋剤は、例えば、アクセス可能なすべてのチオールを修飾するが、サブセット間で架橋を形成するのみである。結果として生じる孤立(lone)チオールの末端「デッドエンド」修飾は有毒であり、高分子構造の架橋ベースの研究を混乱させ、ポリマー合成における望ましくなくそして現在回避できない副産物である。
【００３１】
チオラート−エン「クリック」ケミストリーにより例示されるように、チオラートの独特な特性は、高度に選択的な反応を可能にする。ジチオール−ジエン反応パートナーは、高次構造をテンプレート化することができ、ポリマー合成において、生化学的プローブにおいて、およびタンパク質を安定化するために（ｉｎ  ｖｉｔｒｏで）使用される。残念ながら、エンは無数の必須タンパク質のシステイン残基と反応し、ｉｎ  ｖｉｖｏでの適用性を制限する毒性をもたらす。チオラートペアを架橋するためのより生体適合性が高いおよび／または選択的な方法が求められていた。環状チオスルフィナート（耐容性に優れた環状ジスルフィド天然物のＳ−オキソ誘導体）は、ジチオールを選択的に架橋すると推論された。理論に拘束されることなく、以下のメカニズムが提案される：チオスルフィナートジスルフィドに対するチオラートＡ（例えば、ＣｙｓＡ）による求核攻撃は、環開裂に付随するチオラート−ジスルフィド交換、およびジスルフィドテザード（disulfide−tethered）末端スルフェン酸部分をもたらす（図１Ａ）。次に、スルフェン酸の硫黄に対するチオラートＢの求核攻撃により、水の放出に連動した第２のジスルフィド結合の形成および架橋がもたらされる（図１Ａ）。環状セレノセレノキシド、環状チオセレノキシド、および環状セレノスルフィナートでも同様のメカニズムが生じると推論された。
【００３２】
一部の実施形態では、ジチオール−環状チオスルフィナート化学の重要な属性には以下のものが含まれる：１）孤立システイン（例えば、架橋剤との反応が望まれないヒトタンパク質）への回避結合は可逆的であるが、ジチオールへの架橋はそうではない；２）架橋ステップは、ジスルフィド結合と水形成の相当の結合エンタルピーによって駆動される；３）他のタンパク質官能基との直交性、高反応収率、迅速な反応、立体選択性、水性溶媒との適合性、および既存の第２周期元素のシステムよりも桁違いに高い環ひずみ依存性を含む、クリックケミストリーの属性のほとんど。
【００３３】
Ｃｕ／Ｚｎ−スーパーオキシドジスムターゼ（ＳＯＤ１）のチオールペアを使用して、環状ジスルフィド（薬物／栄養補助剤のリポ酸を含む）がチオールペアを効率的に架橋するが、デッドエンド修飾を回避することが実証された。環状ジスルフィドに対するチオラート指向性求核攻撃により、チオール−ジスルフィド交換および環開裂が生じた。結果として得られたジスルフィドテザード末端チオラート部分は、逆反応を導いて環状ジスルフィドを放出するか、あるいは酸化的ジスルフィド（架橋）形成に参加した（図１Ａ）。環状ジスルフィドのモノ−Ｓ−オキソ誘導体は、環開裂の後すぐに末端スルフェン酸を形成し、これまで律速段階であったチオール酸化を不要にして、新たな律速段階である環開裂を加速するという仮説が立てられ、密度汎関数理論（ＤＦＴ）計算で確認された。理論に束縛されることなく、ＤＦＴ計算は、環開裂の加速の発端が、チオラート−ジスルフィド交換の遷移におけるフロンティア分子軌道の重なりの改善であることを示唆する（図１Ｂ）。５〜７員の環状チオスルフィナートが合成され、環状ジスルフィド前駆体よりも最高１０４倍速く効率的に架橋し；生物学的濃度のグルタチオンの存在下で機能し；さらに、細胞透過性で、強力で、耐容性である細胞内架橋剤として機能した。一部の実施形態において、この新規クラスのチオール架橋剤は、ジスルフィドおよび水形成のエンタルピーによって駆動される高収率、一般の官能基との直交性、水適合性、および環ひずみ依存性を含む、クリック様の属性を示した。
【００３４】
この反応では、孤立チオラートへの結合が可逆的であり、理想的に有利であることが必要である（図１Ａ、一番上）。環状ジスルフィドの高い効果濃度（「ＥＣ」）−すなわち、環状ジスルフィドのエントロピーにより駆動される酸化されて環状のままである傾向−が、単一チオラートへの可逆的結合を可能にすると推論された。環状ジスルフィドのチオラートへの共有結合は、ＳＮ２チオラート−ジスルフィド交換により急速に進行させることができる。これは、薬物カーゴ送達に利用されてきた−カーゴは、トランスフェリン受容体のＣｙｓへの可逆的な環状ジスルフィドの結合を介して細胞膜を横切って輸送される２４。重要なこととして、環状ジスルフィドの反応性（およびＥＣ）の環ひずみ（特にＣ−Ｓ−Ｓ−Ｃ二面角）依存性は、第２周期元素で構成される環よりもはるかに大きい２５。言い換えれば、環状ジスルフィドの反応性は予測可能であり、高度に調整可能である。
【００３５】
したがって、本明細書では、細胞膜を横切って目的分子を輸送する方法も提供し、その方法は、
（ａ）式Ｉの部分を含む目的機能性分子を提供する： 
【化９】
2020530039.tif 000010
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
（ｂ）式Ｉの部分が１つまたは複数の細胞膜輸送タンパク質に可逆的に結合する条件下で、目的細胞を目的機能性分子と接触させ、
それによって細胞膜を横切る目的分子の輸送を促進させる
ことを含む。
【００３６】
一部の実施形態では、細胞膜輸送タンパク質は、ＡＴＰ駆動ポンプタンパク質、イオンチャネルタンパク質、または輸送体タンパク質である。一部の実施形態では、細胞膜輸送タンパク質はトランスフェリン受容体である。
【００３７】
環状ジスルフィドは酸化剤なしではジチオラートを架橋できない−第２のジスルフィド結合を形成するには、追加の二電子酸化が必要である（図１Ａ、真ん中）。Ｓ−オキソ−環状ジスルフィド（環状チオスルフィナート）を使用すると、オキソ基は、第２のジスルフィドの形成および不可逆的な架橋に付随して水として脱離できると推論された（図１Ａ、一番下）。要約すると、環状チオスルフィナートに対するチオラートＡによる求核攻撃は、チオラート−ジスルフィド交換をもたらす。末端のスルフェン酸が露出し、チオラートＢに攻撃される。スルフェン酸素が第２のジスルフィドの酸化的形成に付随して還元され、ジチオラート架橋をもたらす。
【００３８】
したがって、本明細書では、分子の共有結合の方法を提供する。その方法は、
式Ｉの部分を含む複数の第１の分子を提供する：
【化１０】
2020530039.tif 000011
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
前記複数の第１の分子を、少なくとも１つのチオール官能基を含む複数の第２の分子と接触させ、
それによって第１の分子のＳまたはＳｅ原子と第２の分子の遊離チオール基との間に複数の共有結合を形成する
ことを含む。
【００３９】
一部の実施形態では、式ＩにおいてＷおよびＹはＳである。これらの実施形態では、反応は一般に次のように表すことができる：
【化１１】
2020530039.tif 000012
式中、ＲおよびＲ’は、目的分子であるか、または目的分子に結合したリンカー基である。
【００４０】
一部の実施形態では、式Ｉにおいて、ＷはＳであり、ＹはＳ（Ｏ）である。これらの実施形態では、反応は次のように表すことができる：
【化１２】
2020530039.tif 000013
式中、ＲおよびＲ’は、目的分子であるか、または目的分子に結合したリンカー基である。
【００４１】
上記の各反応において、式Ｉの基の硫黄原子の１つまたは複数をセレン原子と交換することができる。
【００４２】
この反応は、チオール基と式Ｉの部分との間で反応が生じ、それによって第１の分子を第２の分子に共有結合で架橋させることができる条件下で行われる。一部の実施形態では、第１の分子の複数のＳまたはＳｅ原子と第２の分子の複数の遊離チオール基との間に複数の共有結合が形成される。
【００４３】
式ＩにおいてＷおよびＹがＳまたはＳｅ（すなわち、環状ジスルフィドまたは環状ジセレニド）である場合、その条件は一般に、酸化剤で反応混合物を処理することを含む。この目的のために過酸および過酸化物を使用してよい。硫黄またはセレンを酸化するために使用できる様々な酸化剤が当技術分野で知られており、使用することができる。例として、ｍ−クロロペルオキシ安息香酸（ｍＣＰＢＡ）および過酸化水素が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４４】
その条件は、適切な溶媒中において２つの目的分子を互いに接触させることを含んでいてよい。適切な溶媒には、水、ＤＭＳＯ、ＤＭＦ、メタノール、エタノール、プロパノール、ジクロロメタン、およびそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。
【００４５】
一部の実施形態では、１，２−ジチアンおよび１，２−ジチアン−１−オキシドを、本明細書に記載のポリマー、ポリマーの製造方法、および組成物において使用する。上記および下記の式Ｉの部分の一部の実施形態において、
Ｘは−（ＣＲ１Ｒ２）ｎ−であり、ここでｎは１、２、３、４、５、６、７および８からなる群より選択される整数であり；
各ＣＲ１Ｒ２基における各Ｒ１および各Ｒ２は、Ｈ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＮ、ＮＨ２、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニル、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリール、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリール、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニルオキシ、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリールオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリールオキシ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルアミノ、ＣＯＮＲ３Ｒ４、ＮＲ３ＣＯＲ４、ＮＲ３ＣＯＯＲ４、ＮＲ３ＳＯ２Ｒ４、ＮＲ３ＣＯＮＲ３Ｒ４、およびＮＲ３Ｒ４からなる群より独立して選択され；
ここで、各Ｒ３およびＲ４は、Ｈ、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２アルキニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルケニル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルケニル、置換されていてもよいＣ６〜Ｃ１８アリール、および置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１８ヘテロアリールからなる群より独立して選択される。
【００４６】
上記および下記の式Ｉの部分の一部の実施形態において、ＷおよびＹはＳである。一部の他の実施形態では、ＷはＳであり、ＹはＳ（Ｏ）である。一部の他の実施形態では、ＷおよびＹはＳｅである。一部の他の実施形態では、ＷはＳｅであり、ＹはＳｅ（Ｏ）である。一部の他の実施形態では、ＷはＳｅであり、ＹはＳである。一部の他の実施形態では、ＷはＳであり、ＹはＳｅである。一部の他の実施形態では、ＷはＳｅであり、ＹはＳ（Ｏ）である。一部の他の実施形態では、ＷはＳであり、ＹはＳｅ（Ｏ）である。
【００４７】
上記および下記の一部の実施形態では、ＷおよびＹはＳであり、式Ｉの部分は、
【化１３】
2020530039.tif 000014
により表され、ここでｎは１〜８の整数である。
【００４８】
上記および下記の一部の実施形態では、ＷはＳであり、ＹはＳ（Ｏ）であり、式Ｉの部分は、
【化１４】
2020530039.tif 000015
により表され、ここでｎは１〜８の整数である。
【００４９】
上記および下記の一部の実施形態では、ＷはＳであり、ＹはＳ（Ｏ）２であり、式Ｉの部分は、
【化１５】
2020530039.tif 000016
により表され、ここでｎは１〜８の整数である。
【００５０】
上記および下記の式Ｉの部分の一部の実施形態では、Ｘは−（ＣＲ１Ｒ２）ｎ−であり、ここで、Ｒ１およびＲ２は前述のとおりであり、ｎは３、４または５からなる群より選択される整数である。一部の実施形態では、Ｒ１およびＲ２はＨである。一部の実施形態では、式Ｉの部分は、
【化１６】
2020530039.tif 000017
からなる群より選択される（波線は目的分子への結合点を表す）。
【００５１】
上記および下記の式Ｉの部分の一部の実施形態では、Ｘは−（ＣＲ１Ｒ２）ｎ−であり、ここで、Ｒ１およびＲ２は前述のとおりであり、ｎは３、４、５、６、または７からなる群より選択される整数である。一部の実施形態では、式Ｉの部分は、
【化１７】
2020530039.tif 000018
からなる群より選択される。一部の実施形態では、式Ｉの部分は、
【化１８】
2020530039.tif 000019
からなる群より選択される。上記および下記の式Ｉの部分の一部の実施形態において、各ＣＲ１Ｒ２基における各Ｒ１および各Ｒ２は、Ｈ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＮ、ＮＨ２、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキル、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルオキシ、置換されていてもよいＣ２〜Ｃ１２ヘテロアルキルオキシ、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキルオキシ、および置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２ヘテロシクロアルキルオキシからなる群より独立して選択される。
【００５２】
上記および下記の式Ｉの部分の一部の実施形態において、各ＣＲ１Ｒ２基における各Ｒ１および各Ｒ２は、Ｈ、ＯＨ、ＮＯ２、ＣＮ、ＮＨ２、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキル、置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキル、置換されていてもよいＣ１〜Ｃ１２アルキルオキシ、および置換されていてもよいＣ３〜Ｃ１２シクロアルキルオキシからなる群より独立して選択される。
【００５３】
上記および下記の一部の実施形態では、式Ｉの部分を含む複素環は、
【化１９】
2020530039.tif 000020
からなる群より選択される。
【００５４】
上記および下記の式Ｉの部分の一部の実施形態では、上記構造中の硫黄（Ｓ）原子の１つまたは複数をセレン（Ｓｅ）原子と交換することができ、結果として生じる構造も本開示によって企図されている。
【００５５】
一部の実施形態では、本明細書に記載の方法および物質は、「クリック」化学反応で使用される。例えば、式Ｉの基とジチオール（またはジチオラート）のペアリングは、既知のクリック化学反応で使用されるアジド−アルキンペアおよび／またはテトラジン−アルケン／アルキンペアに取って代わることができる。一部の実施形態において、本明細書に記載の方法で使用される分子は、色素（例えば、蛍光色素、非蛍光色素、クエンチャー色素）；タグ（例えば、ビオチン、ＦＬＡＧタグ）；二官能性試薬；三官能性試薬；ＰＥＧ化試薬；生体分子（例えば、ヌクレオチド、ヌクレオシド、アミノ酸、ＲＮＡ、ＤＮＡ、ペプチド、タンパク質、単糖類、多糖類）；および基材(substrate)（例えば、アガロース、磁気ビーズ）からなる群より選択される部分を含むが、これらに限定されない。
【００５６】
一部の実施形態では、本明細書に記載の方法および物質は位置特異的である。一部の実施形態では、本明細書に記載の方法および物質は立体特異的である。一部の実施形態では、本明細書に記載の方法および物質は、単一の異性体を生成するまたは表す。一部の実施形態では、本明細書に記載の方法および物質は、異性体の混合物を生成するまたは表す。
【００５７】
本明細書に記載の方法および物質を使用してデンドリマーを形成することもできる。Ｆａｎｇ２６の研究では、使用前に環状ジスルフィドが還元され、その後でチオール−エン架橋剤が使用された。対照的に、本方法では、環状ジスルフィドの代わりにオキソ環状ジスルフィドを使用して、ジチオールの（二官能性）ペアを持つ分子を用いて架橋させる。あるいは、環状ジスルフィドをジチオールに還元し、その後で（例えば）ホモ二官能性環状チオスルフィナート架橋剤（またはよりゆっくりとホモ二官能性環状ジスルフィド架橋剤）と反応させることができる。あるいは、上記の環状ジスルフィドをモノチオールで置き換えることができ、２つのそのような分子を単一の環状ジスルフィドまたは環状チオスルフィナートで架橋することができる。一部の実施形態では、環状ジスルフィドを酸化剤と組み合わせて使用する。
【００５８】
加えて、本明細書に記載の方法および物質を美容処理（cosmetic treatment）にも使用することができる。ケラチン含有物質は、１）水素結合；２）酸基と塩基基の間の塩橋；および３）ジスルフィド結合；を介して互いに結合している多くの長いタンパク質鎖で構成されている。ケラチン含有物質におけるジスルフィド結合は、加熱または様々な還元処理の使用のせいで、わずかにアルカリ性のｐＨ８．５で切断される。ケラチン含有物質の処理のために、本明細書に記載の方法および物質を使用して、ケラチン含有物質における遊離チオール基を架橋することによりケラチン含有物質を処理することができる。例えば、式Ｉの化合物を、着色剤、治療剤または化粧剤などのヘアトリートメント剤に結合させてよく、壊れたジスルフィド結合を含む毛髪を、ヘアトリートメント剤を含む組成物で処理して、チオール基を架橋させるおよび／またはヘアトリートメント剤を髪に共有結合により付着させる。
【００５９】
さらに、本明細書に記載の方法を用いたｉｎ  ｖｉｖｏチオール架橋は、薬理学的タンパク質安定化の戦略として、および基質アナログによる安定化の長年求められてきた非阻害的代替として使用することができる１１。家族性筋萎縮性側索硬化症（ｆＡＬＳ）を含めて多くの疾患は、四次構造の喪失およびタンパク質の不安定化（Ｃｕ／Ｚｎ−スーパーオキシドジスムターゼ（ＳＯＤ１）突然変異で見られる）に関連している。多量体安定化−基質／カーゴアナログであるトランスサイレチン安定化薬タファミジス１２により例示される−は、これら疾患の治療戦略である。ＳＯＤ１の隣接サブユニット上のチオールペア（Ｃｙｓ１１１Ａ＋Ｂ、８Å離れている）の架橋がｆＡＬＳ−ＳＯＤ１変異体を４０℃まで安定化できることを実証する概念実証研究でチオール架橋剤が使用された８。このアプローチは、本質的に不活性であるｆＡＬＳ  ＳＯＤ１変異体の酵素活性も救済した８。このアプローチが他のタンパク質に適用可能か否かを判断するために、ヒトタンパク質構造のコンピューターによるスクリーニングを実施した。このスクリーニングにより、パーキンソン病関連突然変異によって不安定化された二量体タンパク質であるＤＪ−１を含む、サブユニット間システイン架橋によって安定化され得る四次構造を有する２０個の追加の多量体タンパク質が発見された。
【００６０】
本発明者らは、薬物を調査して、ｉｎ  ｖｉｖｏで耐容性を示すことができる選択的チオール結合のメカニズムを特定した。薬物設計への最近のアプローチの１つは、柔らかく、時には細かく「調整された」Ｃｙｓ選択的求電子剤１０を高親和性バインダー（結合剤）に付着させることである１３−１４。残念ながら、よくあることであるが、高親和性のＳＯＤ１バインダーがないため、この構造に基づくアプローチは除外された。チオラート選択的薬物で使用される他のメカニズムであるジスルフィド結合形成は、最も一般的で成熟したものである（ジスルフィラム／アンタビュース（Ａｎｔａｂｕｓｅ）療法は１９４８年に始まった）１５。不活性プロドラッグはチオールに変換され、自然酸化の後、薬物代謝産物のスルフェン酸と標的タンパク質のシステインチオラートとの間に長寿命のジスルフィド結合を形成する。一部の薬物は酵素活性部位のＣｙｓとジスルフィドを形成し（例えば、ジスルフィラム１６）、他の薬物はアロステリック部位のＣｙｓと形成する（例えば、オメプラゾール／プリロセック（Ｐｒｉｌｏｓｅｃ）１７、プラスグレル／エフィアント（Ｅｆｆｉａｎｔ）１８など）。残念ながら、２つのこれら薬剤を結合して二官能性架橋剤を作成する戦略では、デッドエンド修飾を回避できるツールをもたらさない。
【００６１】
一部の実施形態において、本明細書に記載の式Ｉの部分を含む複素環は、一時的な結合を形成する。一部の実施形態では、複素環は、追加の分子なしでデッドエンド修飾を回避する。一部の実施形態では、複素環は環状ジスルフィドまたは環状チオスルフィナートである。環状ジスルフィドは、一時的な結合を形成できる（すなわち、他の分子の助けなしにデッドエンド修飾を回避できる）ことを本発明者らが知っている唯一のチオラート選択的足場である。環状ジスルフィド化学は、Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓのグループによる一連の出版物で広く特徴付けられている１９−２１。これらの研究は、環状ジスルフィドの高い効果濃度（ＥＣ−すなわち、エントロピーにより駆動される酸化されて環状のままである傾向；具体的には、ジチオールが環状ジスルフィドを形成することとジアルキルジスルフィドが２つのチオールを形成することの間のＫｅｑ）が、孤立チオールへの一時的な結合をもたらすことを実証した。さらに、孤立チオールへの環状ジスルフィドの結合のＫｅｑ（すなわち、「Ｋｅｑデッドエンド」）は、高度に環ひずみ依存性であり、３桁以上にわたって大きく変化する１９−２０。環状ジスルフィドテザード薬物カーゴは、環ひずみによって異なる効率で、トランスフェリン受容体のＣｙｓへの可逆的結合を介して細胞膜を横切って輸送され得る２２、２７。環状ジスルフィドは、５ｇ／日／ヒトまでの用量で耐容性を示し、エタノール、フルクトース、および塩化ナトリウムの範囲のＬＤ５０を有する。
【００６２】
本発明者らは、環状ジスルフィドが、デッドエンドのＣｙｓ修飾を最小限にしながらチオールペアを架橋できると仮定した。環状ジスルフィドに対するＣｙｓチオラートの可逆的ＳＮ２型攻撃は、開環に付随してチオラート−ジスルフィド交換をもたらし、末端チオラートを形成する。この末端チオラートがスルフェナート（すなわち、酸化されたＣｙｓ）の結合距離内にある場合、ジスルフィド結合への縮合により架橋が形成できる（図１Ａ、メカニズムＩＩ）２８。そうでなければ、環状ジスルフィドが逆（チオラート−ジスルフィド交換）反応によって放出される（図１Ａ、メカニズムＩ）。さらには、モノ−Ｓ−オキソ環状ジスルフィド（環状チオスルフィナート）を代わりに使用した場合、架橋反応手順の最も遅いステップであるチオラート酸化は必要とされない（図１Ａ、メカニズムＩＩＩ）。代わりに、環状チオスルフィナートとのチオラート−ジスルフィド交換は、ジスルフィド結合末端スルフェン酸を直接もたらし、それが近くの第２のチオラートと縮合し、水を放出することにより迅速に架橋を形成する２８。チオラート−ジスルフィド交換は、それぞれ〜０．５、−０．３、および−０．７のブランステッド係数（β）を有する求核性−（Ｓｎ）、中心−（Ｓｃ）、および脱離基−（Ｓｌ）硫黄からなる線状トリスルフィド様中間体を介して進行する２０、２９。脱離基と中心硫黄のブランステッド係数はそれぞれ−０．７と−０．３であり、我々の量子力学的計算（図１Ｂ）は、チオラート−ジスルフィド交換の速度がＳｌのｐＫａに高感受性であり、それに反比例することを暗示している。孤立チオラートに対する１の反応性が５のほぼ１１０倍に増加することの発端（原因）、および観察された可逆性を理解するために、ＤＦＴ計算を使用した。出発物質、遷移構造、および中間体に対して立体配座検索を実行した。グルタチオンは、立体配座探索空間と計算時間を削減するために、メチルチオラートとして表した。
【００６３】
ＴＳ（ｌ→２ｂ）の活性化自由エネルギーがＴＳ（５→２ａ）と比較して２．９ｋｃａｌｍｏｌ−１低いことは、遷移状態でのより好ましいフロンティア分子軌道の相互作用によるものである（図１Ｂ）。１のσ＊軌道（図１２）は、５におけるよりもエネルギーが０．２１ｅＶ低く、したがってＴＳ（ｌ→２ｂ）のエネルギーを低くする。１および５の開環ステップはエネルギー吸収性（それぞれ、ΔＧ＝４．６および５．４ｋｃａｌ  ｍｏｌ−１）であり、実験と一致して可逆的である。架橋生成物と水の形成は、熱力学的に有利であり、反応物よりも自由エネルギーが１３０ｋｃａｌ  ｍｏｌ−１以上低い。１，２−ジチアンが開環すると、２ａはゆっくりと（ｔ１／２＝１０日）酸化されて３ａになり、これは律速であり、最終架橋生成物をもたらす。ＱＭの結果は、低ｐＫａのスルフェン酸基の２つの主要な意味を強調する。第１に、スルフェン酸を放出する非オキソチオスルフィナートのＳへの求核攻撃は、より求電子性のスルフィニルの硫黄への攻撃よりも＞１０倍速く、したがって起こりやすい。第２に、律速のチオール酸化の必要性を排除することに加えて、チオスルフィナートは、生成されるスルフェナート中間体を介して、チオラート−ジスルフィド交換の速度も増加させる。
【００６４】
本明細書に記載の一般プロトコルに従って、ポリマーまたはデンドリマーも次の方法で製造できる：
少なくとも２つのチオール官能基を含む複数の第１のモノマーを提供し、
前記複数の第１のモノマーを、式Ｉの部分
【化２０】
2020530039.tif 000021
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
を含む複数の第１の架橋剤と、チオール官能基と架橋剤との間で反応が生じることができる条件下で接触させ、それによって架橋剤を介してモノマーを共有結合で架橋させてポリマーまたはデンドリマーを形成する。
【００６５】
別の態様において、本明細書で提供するのは、第１のモノマーおよび第１の架橋剤から誘導されるポリマーであり、
第１のモノマーは、少なくとも２つのチオール官能基を含み、
第１の架橋剤は、式Ｉの部分を含む：
【化２１】
2020530039.tif 000022
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する。
【００６６】
前述の式Ｉの特定の実施形態では、Ｙは、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択される。
【００６７】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態では、第１のモノマーは、ジチオール化合物、トリチオール化合物、テトラチオール化合物、およびチオマーからなる群より選択される。一部の実施形態では、第１のモノマーは、ジチオール化合物、トリチオール化合物、テトラチオール化合物、ヘキサチオール化合物、およびオクタチオール化合物からなる群より選択される。
【００６８】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、第１のモノマーは、ジチオスレイトール（ＤＴＴ）、１，２−エタンジチオール、１，３−プロパンジチオール、１，４−ブタンジチオール、１，５−ペンタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，７−ヘプタンジチオール、１，８−オクタンジチオール、１，９−ノナンジチオール、１，１０−デカンジチオール、１，１１−ウンデカンジチオール、１，１２−ドデカンジチオール、１，１３−トリデカンジチオール、１，１４−テトラデカンジチオール、１，１６−ヘキサデカンジチオール、ジチオールブチルアミン（ＤＴＢＡ）、テトラ（エチレングリコール）ジチオール、ヘキサ（エチレングリコール）ジチオール、２−メルカプトエチルエーテル、２，２’−チオジエタンチオール、２，２’−（エチレンジオキシ）ジエタンチオール、プロパン−１，２，３−トリチオール、トリメチロールプロパントリス（２−メルカプトアセタート）、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトアセタート）、３，３’，３”−（（（（１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリイル）トリス（オキシ））トリス（プロパン−３，１−ジイル））トリス（スルファンジイル））トリス（プロパン−１−チオール）、４，４’，４”−（（（（１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリイル）トリス（オキシ））トリス（プロパン−３，１−ジイル））トリス（スルファンジイル））−トリス（ブタン−１−チオール）、ペンタエリスリチルテトラチオール、ペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオナート）、ジスルフィド結合を有するペプチド、およびジスルフィド結合を有するタンパク質からなる群より選択される。
【００６９】
一部の実施形態では、第１のモノマーは、ジスルフィド結合を有するペプチドまたはジスルフィド結合を有するタンパク質である。一部の実施形態では、第１のモノマーは、ジスルフィド結合を有するタンパク質である。
【００７０】
一部の実施形態において、第１のモノマーは、パーキンソン病に関係している銅／亜鉛スーパーオキシドジスムターゼ（ＳＯＤ１）またはＤＪ−１である。一部の実施形態では、第１のモノマーは、ＳＯＤ１変異体、ＤＪ−１変異体、エフェクターカスパーゼ（例えば、カスパーゼ−３）、および鉄硫黄クラスターアセンブリ酵素（iron−sulfur cluster assembly enzyme）（ＩｓｃＵ）からなる群より選択される。一部の実施形態では、第１のモノマーはＳＯＤ１である。一部の実施形態では、第１のモノマーはｆＡＬＳ−ＳＯＤ１変異体である。一部の実施形態では、第１のモノマーはＤＪ−１変異体である。一部の実施形態では、第１のモノマーはエフェクターカスパーゼである。一部の実施形態では、第１のモノマーはカスパーゼ−３である。一部の実施形態では、第１のモノマーはＩｓｃＵである。
【００７１】
一部の実施形態では、第１のモノマーはケラチン含有物質である。一部の実施形態では、ケラチン含有物質は、毛（眉毛、まつげ、あごひげ、および口ひげなどの顔の毛を含む）、指の爪および足の爪からなる群より選択される。一部の実施形態では、ケラチン含有物質は、毛髪、眉毛、まつげ、指の爪および足の爪からなる群より選択される。一部の実施形態では、ケラチン含有物質は毛である。
【００７２】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、第１のモノマーは、ポリ（エチレングリコール）ジチオール（ＰＥＧ−ＤＴ、例えば、平均Ｍｎが１５００のＰＥＧ−ＤＴ）、４ａｒｍ−ＰＥＧ２Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ５Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ、４アームポリ（エチレンオキシド）チオール末端、８ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ（ヘキサグリセロールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ（トリペンタエリスリトールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ（ヘキサグリセロールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ（トリペンタエリスリトールコア）、および８アームポリ（エチレンオキシド）チオール末端からなる群より選択される。上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、第１のモノマーは、ポリ（エチレングリコール）ジチオールまたはポリエチレンジチオールである。
【００７３】
上記および下記に記載の方法およびポリマーのある実施形態では、少なくとも２つのチオール官能基を含む第１のモノマーは、ポリエチレンジチオール、ポリプロピレンジチオールなどの、ポリアルキレンジチオールである。
【００７４】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、式Ｉの部分を含む第１の架橋剤は、第１のモノマーを安定化させる。一部の実施形態において、第１の架橋剤は、ジスルフィド結合を有するペプチドまたはジスルフィド結合を有するタンパク質を安定化させる。一部の実施形態では、第１の架橋剤は、ｆＡＬＳ−ＳＯＤ１変異体またはＤＪ−１変異体を安定化させる。一部の実施形態では、第１のモノマーのアンフォールディング温度（unfolding temperature）が上昇する。一部の実施形態では、アンフォールディング温度は、少なくとも２℃、少なくとも５℃、少なくとも１０℃、少なくとも１５℃、少なくとも２０℃、少なくとも２５℃、少なくとも３０℃、少なくとも３５℃、少なくとも４０℃、少なくとも４５℃、少なくとも５０℃、少なくとも５５℃、少なくとも６０℃、少なくとも６５℃、少なくとも７０℃、少なくとも７５℃、少なくとも８０℃、少なくとも８５℃、少なくとも９０℃、少なくとも９５℃、または少なくとも１００℃上昇する。一部の実施形態では、アンフォールディング温度は、約１℃、約２℃、約３℃、約４℃、約５℃、約６℃、約７℃、約８℃、約９℃、約１０℃、約１１℃、約１２℃、約１３℃、約１４℃、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、約３０℃、約３１℃、約３２℃、約３３℃、約３４℃、約３５℃、約３６℃、約３７℃、約３８℃、約３９℃、約４０℃、約４１℃、約４２℃、約４３℃、約４４℃、約４５℃、約４６℃、約４７℃、約４８℃、約４９℃、約５０℃、約５１℃、約５２℃、約５３℃、約５４℃、約５５℃、約５６℃、約５７℃、約５８℃、約５９℃、約６０℃、約６１℃、約６２℃、約６３℃、約６４℃、ａｂ６５℃、約６６℃、約６７℃、約６８℃、約６９℃、約７０℃、約７１℃、約７２℃、約７３℃、約７４℃、約７５℃、約７６℃、約７７℃、約７８℃、約７９℃、約８０℃、約８１℃、約８２℃、約８３℃、約８４℃、約８５℃、約８６℃、約８７℃、約８８℃、約８９℃、約９０℃、約９１℃、約９２℃、約９３℃、約９４℃、約９５℃、約９６℃、約９７℃、約９８℃、約９９℃、約１００℃、約１０１℃、約１０２℃、約１０３℃、約１０４℃、約１０５℃、約１０６℃、約１０７℃、約１０８℃、約１０９℃、および約１１０℃からなる群より選択される温度だけ上昇する。
【００７５】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、式Ｉの部分を含む第１の架橋剤は、第１のモノマーの凝集を抑制する。一部の実施形態では、第１の架橋剤は、ジスルフィド結合を有するペプチドまたはジスルフィド結合を有するタンパク質の凝集を抑制する。一部の実施形態では、第１の架橋剤はｆＡＬＳ−ＳＯＤ１変異体の凝集を抑制する。
【００７６】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、式Ｉの部分を含む第１の架橋剤はアポトーシスを阻害する。一部の実施形態では、第１の架橋剤はエフェクターカスパーゼを架橋する。
【００７７】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、式Ｉの部分を含む第１の架橋剤はフェロプトーシスを引き起こす。一部の実施形態では、第１の架橋剤は多数の癌細胞を殺す。一部の実施形態では、第１の架橋剤はＩｓｃＵを架橋する。
【００７８】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態では、式Ｉの部分を含む第１の架橋剤は、ケラチン含有物質を処理する方法で使用される。一部の実施形態では、第１の架橋剤は、ケラチン含有物質を架橋する。一部の実施形態では、ケラチン含有物質を処理する方法は、
ｉ）複数のジスルフィド結合を含むケラチン含有物質サンプルである複数の第１のモノマーを提供する；
ｉｉ）ケラチン含有物質サンプルに、約０．１質量％〜約１５質量％の濃度の還元剤を含む混合物を、所定の期間適用し、それによって複数の遊離チオール基を含む還元ケラチン含有物質サンプルを生成する；
ｉｉｉ）式Ｉの部分：
【化２２】
2020530039.tif 000023
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
を含む第１の架橋剤を、還元ケラチン含有物質サンプルに適用し、
それによって遊離チオール基と第１の架橋剤との間に複数の共有結合を形成する
ことを含む。
【００７９】
一部の実施形態では、還元剤は、チオグリコール酸アンモニウム、Ｌ−システイン、グルタチオン、アスコルビン酸、β−メルカプトエタノール、２−メルカプトエチルアミン、２−メルカプトエチルアミン塩酸塩、ジチオスレイトール（ＤＴＴ）、チオ乳酸、チオサリチル酸、トリス−２−カルボキシエチルホスフィン塩酸塩（ＴＣＥＰ）、次亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、二亜硫酸カリウム、二亜硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム、チオグリコール酸、チオグリコール酸カルシウム、チオグリコール酸カリウム、チオグリコール酸ナトリウム、システイン塩酸塩、チオ乳酸アンモニウム、チオグリセリン、メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸グリセリルおよびジチオールブチルアミン（ＤＴＢＡ）からなる群より選択される。一部の実施形態では、還元剤は、チオグリコール酸アンモニウム、Ｌ−システイン、グルタチオン、β−メルカプトエタノール、２−メルカプトエチルアミン、ＤＴＴ、チオ乳酸、ＴＣＥＰ、ＤＴＢＡ、ハイドロサルファイトナトリウム（または亜ジチオン酸ナトリウム）、およびチオ硫酸ナトリウムからなる群より選択される。一部の実施形態では、還元剤は、チオグリコール酸アンモニウム、Ｌ−システイン、グルタチオン、およびチオ乳酸からなる群より選択される。一部の実施形態では、還元剤はチオグリコール酸アンモニウムまたはＬ−システインである。一部の実施形態では、還元剤はチオグリコール酸アンモニウムである。一部の実施形態では、還元剤はβ−メルカプトエタノールである。
【００８０】
一部の実施形態では、還元剤は、式Ｉの部分を含む第１の架橋剤を含む混合物である。一部の実施形態では、還元剤は、環状ジスルフィドと環状チオスルフィナートの混合物である。一部の実施形態では、ケラチン含有物質を処理する方法は、
ｉ）複数のジスルフィド結合を含むケラチン含有物質サンプルである複数の第１のモノマーを提供する；
ｉｉ）ケラチン含有物質サンプルに、式Ｉの部分：
【化２３】
2020530039.tif 000024
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
を含む第１の架橋剤を含有する混合物を所定の期間適用し、
それによって複数の遊離チオール基を形成し、それが第１の架橋剤と反応して遊離チオール基と第１の架橋剤との間に複数の共有結合を形成する
ことを含む。
【００８１】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、第１の架橋剤は、１−オキソ−１，２−ジチアン、１−オキソ−１，２−ジチエパン、および１−オキソ−１，２−ジチオカンからなる群より選択される。一部の実施形態では、第１の架橋剤は１−オキソ−１，２−ジチアンである。
【００８２】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、第１のモノマーと第１の架橋剤の比は、約１：１０〜約１０：１である。一部の実施形態では、第１のモノマーと第１の架橋剤の比は、約１：１０、約１：９、約１：８、約１：７、約１：６、約１：５、約１：４、約１：３、約１：２、約１：１、約２：１、約３：１、約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１、および約１０：１から選択される。
【００８３】
上記および下記に記載の方法のある実施形態において、方法は、複数の第１の架橋剤を、少なくとも２つのチオール官能基を含む複数の第２のモノマーと接触させることをさらに含む。
【００８４】
蒸気および下記に記載のポリマーの一部の実施形態では、ポリマーは、第１のモノマー、第１の架橋剤、および第２のモノマーから誘導される。
【００８５】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、第２のモノマーは、トリチオシアヌル酸、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオナート）、およびペンタエリスリトールテトラ（３−メルカプトプロピオナート）などの、トリチオール化合物またはテトラチオール化合物である。一部の実施形態では、第２のモノマーは、トリチオシアヌル酸、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオナート）、およびペンタエリスリトールテトラ（３−メルカプトプロピオナート）からなる群より選択される。
【００８６】
上記および下記に記載の方法の一部の実施形態において、方法は、複数の第１の架橋剤を、式Ｉの部分を含む複数の第２の架橋剤と接触させることをさらに含む：
【化２４】
2020530039.tif 000025
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する。
【００８７】
上記および下記に開示されるポリマーの一部の実施形態では、ポリマーは、第１のモノマー、第１の架橋剤、および第２の架橋剤から誘導される。
【００８８】
上記および下記に記載の方法およびポリマーの一部の実施形態において、複数の第１の架橋剤は、複数の第２の架橋剤とは異なる。一部の実施形態では、複数の第１の架橋剤と複数の第２の架橋剤の比は、約１：１０〜約１０：１である。一部の実施形態では、その比は、約１：１０、約１：９、約１：８、約１：７、約１：６、約１：５、約１：４、約１：３、約１：２、約１：１、約２：１、約３：１、約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１、および約１０：１から選択される。一部の実施形態では、複数の第１の架橋剤は環状ジスルフィドを含む。一部の実施形態では、第１の架橋剤は環状チオスルフィナートを含む。一部の実施形態では、複数の第２の架橋剤は環状ジスルフィドを含む。一部の実施形態では、複数の第２の架橋剤は環状チオスルフィナートを含む。
【００８９】
別の態様では、本開示は、物体、デバイス、またはアセンブリの表面をコーティングする方法を提供し、その方法は以下のステップを含む：
（ａ）物体、デバイス、またはアセンブリの表面を提供する；
（ｂ）前記表面を、反応性部分と式Ｉの部分とを含む複数の第１の分子と接触させ：
【化２５】
2020530039.tif 000026
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
それによって表面と第１の分子の反応性部分との間に複数の共有結合を形成して、第１の単分子層を形成する。
【００９０】
表面をコーティングする方法の一部の実施形態では、ＷはＳであり、ＹはＳまたはＳ（Ｏ）である。一部の実施形態では、表面は還元性である。一部の実施形態では、反応性部分はチオールまたはチオスルフィナートである。
【００９１】
一部の実施形態では、表面をコーティングする方法は、
（ｃ）単分子層を、少なくとも１つのチオール官能基を含む第２の分子と接触させ、それによって第１の分子のＳまたはＳｅ原子と第２の分子の遊離チオール基との間で複数の共有結合が形成された第１の二分子層を形成することをさらに含む。
【００９２】
表面をコーティングする方法の一部の実施形態では、第２の分子はモノチオール化合物である。一部の実施形態では、第２の分子は、（１１−メルカプトウンデシル）−Ｎ、Ｎ、Ｎ−トリメチルアンモニウムブロミド、（１１−メルカプトウンデシル）ヘキサ（エチレングリコール）、（１１−メルカプトウンデシル）テトラ（エチレングリコール）、１−（１１−メルカプトウンデシル）イミダゾール、ｌ−メルカプト−２−プロパノール、１１−（１Ｈ−ピロール−１−イル）ウンデカン−１−チオール、１１−（フェロセニル）ウンデカンチオール、１１−アミノ−１−ウンデカンチオール塩酸塩、１１−アジド−１−ウンデカンチオール、１１−メルカプト−１−ウンデカノール、１１−メルカプトウンデカンアミド、１１−メルカプトウンデカン酸、１１−メルカプトウンデシルヒドロキノン、１１−メルカプトウンデシルホスホン酸、１２−メルカプトドデカン酸、１６−アミノ−１−ヘキサデカンチオール塩酸塩、１６−メルカプトヘキサデカンアミド、１６−メルカプトヘキサデカン酸、３−アミノ−１−プロパンチオール塩酸塩、３−クロロ−１−プロパンチオール、３−メルカプト−１−プロパノール、３−メルカプトプロピオン酸、４−メルカプト−ｌ−ブタノール、６−（フェロセニル）−ヘキサンチオール、６−アミノ−１−ヘキサンチオール塩酸塩、６−メルカプト−１−ヘキサノール、６−メルカプトヘキサン酸、８−アミノ−１−オクタンチオール塩酸塩、８−メルカプト−１−オクタノール、８−メルカプトオクタン酸、９−メルカプト−１−ノナノール、トリエチレングリコールモノ−１１−メルカプトウンデシルエーテル、１−メルカプトコハク酸、システイン残基を有するペプチド、システイン残基を有するタンパク質、システアミン、１−チオヘキシトール、ポリ（エチレングリコール）２−メルカプトエチルエーテル酢酸、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルチオール、１−チオグリセロール、２−ナフタレンチオール、ビフェニル−４−チオール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール−５−チオール、５−（トリフルオロメチル）ピリジン−２−チオール、１−［２−（ジメチルアミノ）エチル］−１Ｈ−テトラゾール−５−チオール、１−プロパンチオール、１−ブタンチオール、１−ペンタンチオール、１−ヘキサンチオール、１−オクタンチオール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタンチオール、およびγ−Ｇｌｕ−Ｃｙｓからなる群より選択される。
【００９３】
表面をコーティングする方法の一部の実施形態では、第２の分子は、ジチオール化合物、トリチオール化合物、テトラチオール化合物、およびチオマーからなる群より選択される。一部の実施形態では、第２の分子は、ジチオール化合物、トリチオール化合物、テトラチオール化合物、ヘキサチオール化合物、およびオクタチオール化合物からなる群より選択される。
【００９４】
表面をコーティングする方法の一部の実施形態では、第２の分子は、ジチオスレイトール（ＤＴＴ）、１，２−エタンジチオール、１，３−プロパンジチオール、１，４−ブタンジチオール、１，５−ペンタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，７−ヘプタンジチオール、１，８−オクタンジチオール、１，９−ノナンジチオール、１、１０−デカンジチオール、１，１１−ウンデカンジチオール、１，１２−ドデカンジチオール、１，１３−トリデカンジチオール、１，１４−テトラデカンジチオール、１，１６−ヘキサデカンジチオール、ジチオールブチルアミン（ＤＴＢＡ）、テトラ（エチレングリコール）ジチオール、ヘキサ（エチレングリコール）ジチオール、２−メルカプトエチルエーテル、２，２’−チオジエタンチオール、２，２’−（エチレンジオキシ）ジエタンチオール、プロパン−１，２，３−トリチオール、トリメチロールプロパントリス（２−メルカプトアセタート）、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトアセタート）、３，３’，３”−（（（（１，３，５−トリアジン−２，４、６−トリイル）トリス（オキシ））トリス（プロパン−３，１−ジイル））トリス（スルファンジイル））トリス（プロパン−１−チオール）、４，４’，４”−（（（（１，３、５−トリアジン−２，４，６−トリイル）トリス（オキシ））トリス（プロパン−３，１−ジイル））トリス（スルファンジイル））トリス（ブタン−１−チオール）、ペンタエリスリチルテトラチオール、ペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオナート）、ジスルフィド結合を有するペプチド、およびジスルフィド結合を有するタンパク質からなる群より選択される。一部の実施形態では、第２の分子は、ジスルフィド結合を有するペプチドまたはジスルフィド結合を有するタンパク質である。一部の実施形態では、第２の分子は、ジスルフィド結合を有するタンパク質である。一部の実施形態では、第２の分子は、パーキンソン病に関与している銅／亜鉛スーパーオキシドジスムターゼ（ＳＯＤ１）またはＤＪ−１である。一部の実施形態では、第２の分子はＳＯＤ１である。
【００９５】
表面をコーティングする方法の一部の実施形態では、第２の分子は、４ａｒｍ−ＰＥＧ２Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ５Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ、４ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ、４−アームポリ（エチレンオキシド）チオール末端、８ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ（ヘキサグリセロールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ１０Ｋ−ＳＨ（トリペンタエリスリトールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ（ヘキサグリセロールコア）、８ａｒｍ−ＰＥＧ２０Ｋ−ＳＨ（トリペンタエリスリトールコア）、および８アームポリ（エチレンオキシド）チオール末端からなる群より選択される。
【００９６】
表面をコーティングする方法のある実施形態では、第２の分子は、ポリエチレンジチオール、ポリプロピレンジチオールなどの、ポリアルキレンジチオールである。
【００９７】
表面をコーティングする方法のある実施形態では、第２の分子は、例えばトリチオシアヌル酸、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオナート）、およびペンタエリスリトールテトラ（３−メルカプトプロピオナート）などの、トリチオール化合物またはテトラチオール化合物である。
【００９８】
一部の実施形態では、表面をコーティングする方法は、
（ｄ）電位を印加し、それによって共有結合を還元して、第２の単分子層を形成することをさらに含む。
【００９９】
一部の実施形態では、表面をコーティングする方法は、
（ｅ）水および複数の金属イオンを含む水性混合物を提供し、それによって複数の金属イオンをキレート化した第２の単分子層の複数の金属キレート基を含む錯体を形成して、第２の二分子層を形成する。
【０１００】
一部の実施形態では、表面をコーティングする方法は、
（ｆ）第２の二分子層を、式Ｉの部分を含む複数の第３の分子と接触させ：
【化２６】
2020530039.tif 000027
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
それによって複数の第３の分子が複数の金属イオンをキレート化した三分子層を形成することをさらに含む。
【０１０１】
別の態様において、本明細書に提供される組成物は、基材およびコーティング材を含み、コーティング材は、複数の式Ｉの部分を含む第１の単分子層を含み：
【化２７】
2020530039.tif 000028
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する；
コーティング材は基材に共有結合している。
【０１０２】
組成物の一部の実施形態では、第１の単分子層は、
【化２８】
2020530039.tif 000029
からなる群より選択される複数の部分を含む。一部の実施形態では、第１の単分子層は、
【化２９】
2020530039.tif 000030
からなる群より選択される複数の部分を含む。
【０１０３】
組成物の一部の実施形態では、コーティング材は、式Ｉの部分と、少なくとも１つのチオール官能基を含む複数の第１のモノマーとから誘導されるポリマーを含む第１の二分子層を含み、複数の式Ｉの部分のＳまたはＳｅ原子と第１のモノマーの遊離チオール基との間に複数の共有結合が形成される。
【０１０４】
組成物の一部の実施形態では、コーティング材は、複数の式Ｉの部分の還元形態を含む第２の単分子層を含む。
【０１０５】
組成物の一部の実施形態において、コーティング材は、複数の金属イオンをキレート化した第２の単分子層の複数の金属キレート基を含む第２の二分子層を含む。
【０１０６】
コーティング方法またはコーティング組成物の一部の実施形態では、複数の金属キレート基はＳ原子である。一部の実施形態では、複数の金属キレート基はＳｅ原子である。
【０１０７】
コーティング方法またはコーティング組成物の一部の実施形態では、複数の金属イオンは複数の金属カチオンである。
【０１０８】
コーティング方法またはコーティング組成物の一部の実施形態では、金属カチオンは＋１の電荷を有する。一部の実施形態では、金属カチオンは、ＡｇまたはＡｕのカチオンである。
【０１０９】
コーティング方法またはコーティング組成物の一部の実施形態では、金属カチオンは＋２の電荷を有する。一部の実施形態では、金属カチオンは、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｅｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｓｃ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｖ、またはＺｎのカチオンである。一部の実施形態では、金属カチオンは、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｖ、またはＺｎのカチオンである。
【０１１０】
コーティング方法またはコーティング組成物の一部の実施形態では、金属カチオンは＋３の電荷を有する。一部の実施形態では、金属カチオンは、Ａｕ、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｆｅ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｔｍ、またはＹｂのカチオンである。一部の実施形態では、金属カチオンは、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｔｍ、またはＹｂのカチオンである。一部の実施形態では、金属カチオンは、Ａｕ、Ｆｅ、またはＧｄのカチオンである。一部の実施形態では、金属カチオンは、ＡｕまたはＦｅのカチオンである。
【０１１１】
組成物の一部の実施形態では、コーティング材は、複数の金属イオンをキレート化した複数の第３の分子をさらに含む三分子層を含み、第３の分子は式Ｉの部分を含む：
【化３０】
2020530039.tif 000031
式中、
Ｗは、ＳおよびＳｅからなる群より独立して選択され；
Ｙは、Ｓ、Ｓｅ、Ｓ（Ｏ）、Ｓｅ（Ｏ）、Ｓ（Ｏ）２およびＳｅ（Ｏ）２からなる群より独立して選択され；
ＸはＷおよびＹと一緒になって、置換または非置換の３〜１０員の複素環を形成する。
【０１１２】
要約すると、孤立チオールへの可逆的結合を含めて、環状ジスルフィドおよび環状ジセレニドの反応性は予測可能であり、高度に調整可能である。環状チオスルフィナート、環状チオセレノキシド、および環状セレノスルフィナート架橋剤は、以下のものとしての潜在能力を有する：
１）どちらもモノチオールと反応することができるＣｙｓ特異的ジエン架橋剤およびフェニルアルシンオキシド架橋剤の毒性が低い代替物３３、
２）必須の生体内機能を実行し、しばしば金属および金属補因子(metallocofactor)リガンドとして機能するタンパク質性Ｃｙｓ−ジチオラート用のプローブ３４−３６、
３）官能基間距離の測定ツール、
４）ポリマー合成における高次構造用の生体適合性テンプレート、および
５）細胞チオールペア架橋剤。
【０１１３】
定義
本明細書で別途定義されない限り、本出願で使用される科学用語および技術用語は、当業者によって一般的に理解される意味を有するものとする。一般に、本明細書に記載される化学に関連して使用される命名法およびその化学技術は、当技術分野で周知であり一般的に使用されるものである。
【０１１４】
明細書および特許請求の範囲を通して、文脈が特に必要としない限り、「含む」および「含まれる」という言葉、ならびに「含んでいる」および「含まれている」などの変形は、記載の整数または整数の群の包含を意味すると理解されるが、他の整数または整数の群を除外するものではない。
【０１１５】
「アシル」という用語は当技術分野で認識されており、一般式：ヒドロカルビルＣ（Ｏ）−、好ましくはアルキルＣ（Ｏ）−で表される基を指す。
【０１１６】
「アシルアミノ」という用語は、当技術分野で認識されており、アシル基で置換されたアミノ基を指し、例えば、式：ヒドロカルビルＣ（Ｏ）ＮＨ−で表すことができる。
【０１１７】
「アシルオキシ」という用語は当技術分野で認識されており、一般式：ヒドロカルビルＣ（Ｏ）Ｏ−、好ましくはアルキルＣ（Ｏ）Ｏ−で表される基を指す。
【０１１８】
「アルコキシ」という用語は、酸素が結合したアルキル基を指す。代表的なアルコキシ基には、メトキシ、トリフルオロメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシなどが含まれる。
【０１１９】
「アルコキシアルキル」という用語は、アルコキシ基で置換されたアルキル基を指し、一般式：アルキル−Ｏ−アルキルで表すことができる。
【０１２０】
本明細書で使用される「アルケニル」という用語は、少なくとも１つの二重結合を含む脂肪族基を指し、「非置換アルケニル」および「置換アルケニル」の両方を含むことが意図されており、後者は、アルケニル基の１つまたは複数の炭素上の水素が置換基で置換されたアルケニル部分を指す。典型的には、直鎖または分岐鎖アルケニル基は、特に定義しない限り、１〜約２０個の炭素原子、好ましくは１〜約１０個の炭素原子を有する。そのような置換基は、１つまたは複数の二重結合に含まれるまたは含まれない１つまたは複数の炭素上に存在していてよい。さらに、そのような置換基には、安定性が禁止的である場合を除き、以下で説明するように、アルキル基について考えられるすべてのものが含まれる。例えば、１つまたは複数のアルキル、カルボシクリル、アリール、ヘテロシクリル、またはヘテロアリール基によるアルケニル基の置換が考えられる。
【０１２１】
「アルキル」基または「アルカン」は、完全に飽和した直鎖または分岐鎖の非芳香族炭化水素である。典型的には、直鎖または分岐鎖アルキル基は、特に定義しない限り、１〜約２０個、好ましくは１〜約１０個の炭素原子を有する。一部の実施形態では、アルキル基は、１〜８個の炭素原子、１〜６個の炭素原子、１〜４個の炭素原子、または１〜３個の炭素原子を有する。直鎖および分岐鎖アルキル基の例には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルおよびオクチルが含まれる。
【０１２２】
さらに、明細書、実施例、および特許請求の範囲全体で使用される「アルキル」という用語は、「非置換アルキル」および「置換アルキル」の両方を含むものとする。後者は、炭化水素骨格の１つまたは複数の置換可能な炭素上の水素を置換した置換基を有するアルキル部分を指す。そのような置換基には、特に明記しない限り、例えば、ハロゲン（例えば、フルオロ）、ヒドロキシル、カルボニル（カルボキシル、アルコキシカルボニル、ホルミル、またはアシルなど）、チオカルボニル（チオエステル、チオアセタート、またはチオホルマートなど）、アルコキシ、ホスホリル、ホスファート、ホスホナート、ホスフィナート、アミノ、アミド、アミジン、イミン、シアノ、ニトロ、アジド、スルフヒドリル、アルキルチオ、スルファート、スルホナート、スルファモイル、スルホンアミド、スルホニル、ヘテロシクリル、アラルキル、または芳香族もしくはヘテロ芳香族部分が含まれる。好ましい実施形態では、置換アルキル上の置換基は、Ｃ１−６アルキル、Ｃ３−６シクロアルキル、ハロゲン、カルボニル、シアノ、またはヒドロキシルから選択される。より好ましい実施形態では、置換アルキル上の置換基は、フルオロ、カルボニル、シアノ、またはヒドロキシルから選択される。適切な場合、炭化水素鎖上の置換された部分自体が置換されていてもよいことは当業者に理解されるであろう。例えば、置換アルキルの置換基には、アミノ、アジド、イミノ、アミド、ホスホリル（ホスホナートおよびホスフィナートを含む）、スルホニル（スルファート、スルホンアミド、スルファモイルおよびスルホナートを含む）、およびシリル基の置換および非置換形態、ならびにエーテル、アルキルチオ、カルボニル（ケトン、アルデヒド、カルボキシラート、エステルを含む）、−ＣＦ３、−ＣＮなどが含まれ得る。例示的な置換アルキルは下記に記載する。シクロアルキルは、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルキルチオ、アミノアルキル、カルボニル置換アルキル、−ＣＦ３、−ＣＮなどでさらに置換されていてもよい。
【０１２３】
「Ｃｘ−ｙ」という用語は、アシル、アシルオキシ、アルキル、アルケニル、アルキニル、またはアルコキシなどの化学部分と組み合わせて使用される場合、鎖にｘ〜ｙ個の炭素を含む基を含むことを意味する。例えば、用語「Ｃｘ−ｙアルキル」は、ハロアルキル基を含めて、鎖中にｘ〜ｙ個の炭素を含む直鎖アルキルおよび分岐鎖アルキル基を含む、置換または非置換飽和炭化水素基を指す。好ましいハロアルキル基には、トリフルオロメチル、ジフルオロメチル、２，２，２−トリフルオロエチル、およびペンタフルオロエチルが含まれる。Ｃ０アルキルは、その基が末端位置にある場合は水素、内部にある場合は結合を表す。用語「Ｃ２−ｙアルケニル」および「Ｃ２−ｙアルキニル」は、上記のアルキルと長さおよび可能な置換は類似するが、それぞれ少なくとも１つの二重結合または三重結合を含む置換または非置換の不飽和脂肪族基を指す。
【０１２４】
本明細書で使用される「アルキルアミノ」という用語は、少なくとも１つのアルキル基で置換されたアミノ基を指す。
【０１２５】
本明細書で使用される「アルキルチオ」という用語は、アルキル基で置換されたチオール基を指し、一般式：アルキルＳ−で表すことができる。
【０１２６】
本明細書で使用される「アリールチオ」という用語は、アリール基で置換されたチオール基を指し、一般式：アリールＳ−で表すことができる。
【０１２７】
本明細書で使用される「アルキニル」という用語は、少なくとも１つの三重結合を含む脂肪族基を指し、「非置換アルキニル」と「置換アルキニル」の両方を含むことが意図されており、後者は、アルキニル基の１つまたは複数の炭素上の水素を置換する置換基を有するアルキニル部分を指す。典型的には、直鎖または分岐鎖アルキニル基は、特に定義しない限り、１〜約２０個、好ましくは１〜約１０個の炭素原子を有する。そのような置換基は、１つまたは複数の三重結合に含まれるまたは含まれない１つまたは複数の炭素上に存在していてよい。さらに、そのような置換基には、安定性が禁止的である場合を除いて、上述したように、アルキル基について考えられるすべてのものが含まれる。例えば、１つまたは複数のアルキル、カルボシクリル、アリール、ヘテロシクリル、またはヘテロアリール基によるアルキニル基の置換が考えられる。
【０１２８】
本明細書で使用される「アミド」という用語は次式の基を指す：
【化３１】
2020530039.tif 000032
式中、各ＲＡは独立して水素またはヒドロカルビル基を表すか、あるいは２つのＲＡはそれらが結合しているＮ原子と一緒になって、環構造に４〜８個の原子を有する複素環を完成する。
【０１２９】
「アミン」および「アミノ」という用語は当技術分野で認識されており、非置換および置換アミンとその塩の両方を指し、例えば、次式により表すことができる部分を指す：
【化３２】
2020530039.tif 000033
式中、各ＲＡは独立して水素またはヒドロカルビル基を表すか、あるいは２つのＲＡはそれらが結合しているＮ原子と一緒になって、環構造に４〜８個の原子を有する複素環を完成する。
【０１３０】
本明細書で使用される「アミノアルキル」という用語は、アミノ基で置換されたアルキル基を指す。
【０１３１】
本明細書で使用される「アラルキル」という用語は、アリール基で置換されたアルキル基を指す。
【０１３２】
本明細書で使用される「アリール」という用語は、環の各原子が炭素である置換または非置換の単環芳香族基を含む。好ましくは、環は６員環または２０員環であり、より好ましくは６員環である。「アリール」という用語は、２つ以上の炭素が２つの隣接する環に共通であり、環の少なくとも１つが芳香族である２つ以上の環を有する多環系も含み、例えば、他方の環はシクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、および／またはヘテロシクリルであってよい。アリール基には、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フェノール、アニリンなどが含まれる。
【０１３３】
「カルバマート」という用語は当技術分野で認識されており、次式の基を指す：
【化３３】
2020530039.tif 000034
式中、各ＲＡは独立して水素またはアルキル基などのヒドロカルビル基を表すか、あるいは両方のＲＡが介在原子と一緒になって、環構造に４〜８個の原子を有する複素環を完成する。
【０１３４】
本明細書で使用される「炭素環」および「炭素環式」という用語は、環の各原子が炭素である飽和または不飽和環を指す。好ましくは、炭素環基は３〜２０個の炭素原子を有する。炭素環という用語には、芳香族炭素環と非芳香族炭素環の両方が含まれる。非芳香族炭素環には、すべての炭素原子が飽和しているシクロアルカン環と、少なくとも１つの二重結合を含むシクロアルケン環の両方が含まれる。「炭素環」には、５〜７員の単環および８〜１２員の二環が含まれる。二環式炭素環の各環は、飽和環、不飽和環、および芳香環から選択することができる。炭素環には、２つの環の間で１つ、２つ、または３つ以上の原子が共有されている二環式分子が含まれる。「縮合炭素環」という用語は、各環が他の環と２つの隣接する原子を共有している二環式炭素環を指す。縮合炭素環の各環は、飽和環、不飽和環、および芳香環から選択することができる。例示的な実施形態では、芳香環、例えばフェニルを、飽和または不飽和環、例えばシクロヘキサン、シクロペンタン、またはシクロヘキセンと縮合させてよい。原子価が許す限り、飽和、不飽和、および芳香族の二環式環の任意の組み合わせが、炭素環の定義に含まれる。例示的な「炭素環」には、シクロペンタン、シクロヘキサン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン、１，５−シクロオクタジエン、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン、ビシクロ［４．２．０］オクト−３−エン、ナフタレンおよびアダマンタンが含まれる。例示的な縮合炭素環には、デカリン、ナフタレン、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン、ビシクロ［４．２．０］オクタン、４，５，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ−インデンおよびビシクロ［４．１．０］ヘプト−３−エンが含まれる。「炭素環」は、水素原子を持つことができる任意の１つまたは複数の位置において置換されていてよい。
【０１３５】
「シクロアルキル」基は、完全に飽和した環状炭化水素である。「シクロアルキル」には、単環および二環が含まれる。好ましくは、シクロアルキル基は３〜２０個の炭素原子を有する。典型的には、単環式シクロアルキル基は、特に定義しない限り、３〜約１０個の炭素原子、より典型的には３〜８個の炭素原子を有する。二環式シクロアルキルの第２の環は、飽和環、不飽和環、および芳香環から選択することができる。シクロアルキルには、２つの環の間で１つ、２つまたは３つ以上の原子が共有されている二環式分子が含まれる。「縮合シクロアルキル」という用語は、各環が他の環と２つの隣接する原子を共有している二環式シクロアルキルを指す。縮合二環式シクロアルキルの第２の環は、飽和環、不飽和環、および芳香環から選択することができる。「シクロアルケニル」基は、１つまたは複数の二重結合を含む環状炭化水素である。
【０１３６】
本明細書で使用される「カルボシクリルアルキル」という用語は、炭素環基で置換されたアルキル基を指す。
【０１３７】
本明細書で使用される「カルボナート」という用語は、−ＯＣＯ２−ＲＡで表される基を指し、ここで、ＲＡはヒドロカルビル基を表す。
【０１３８】
本明細書で使用される「カルボキシ」という用語は、式−ＣＯ２Ｈで表される基を指す。
【０１３９】
本明細書で使用される「エステル」という用語は、−Ｃ（Ｏ）ＯＲＡで表される基を指し、ここで、ＲＡはヒドロカルビル基を表す。
【０１４０】
本明細書で使用される「エーテル」という用語は、酸素を介して別のヒドロカルビル基に結合したヒドロカルビル基を指す。したがって、ヒドロカルビル基のエーテル置換基は、ヒドロカルビル−Ｏ−であり得る。エーテルは対称または非対称のいずれであってもよい。エーテルの例には、複素環−Ｏ−複素環およびアリール−Ｏ−複素環が含まれるが、これらに限定されない。エーテルには、一般式：アルキル−Ｏ−アルキルで表される「アルコキシアルキル」基が含まれる。
【０１４１】
本明細書で使用される「ハロ」および「ハロゲン」という用語は、ハロゲンを意味し、クロロ、フルオロ、ブロモ、およびヨードが含まれる。
【０１４２】
本明細書で使用される「ヘタラルキル」および「ヘテロアラルキル」という用語は、ヘタリール基で置換されたアルキル基を指す。
【０１４３】
本明細書で使用される「ヘテロアルキル」という用語は、炭素原子および少なくとも１つのヘテロ原子の飽和または不飽和鎖を指し、２つのヘテロ原子は隣接していない。
【０１４４】
「ヘテロアリール」および「ヘタリール」という用語は、置換または非置換の芳香族単環構造、好ましくは５〜２０員環、より好ましくは５〜６員環を含み、その環構造は少なくとも１個のヘテロ原子、好ましくは１〜４個のヘテロ原子、より好ましくは１個または２個のヘテロ原子を含む。「ヘテロアリール」および「ヘタリール」という用語には、２つ以上の炭素が２つの隣接する環に共通であり、少なくとも１つの環がヘテロ芳香族である２つ以上の環を有する多環式環系も含まれ、例えば、他方の環はシクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、および／またはヘテロシクリルであってよい。ヘテロアリール基には、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、およびピリミジンなどが含まれる。
【０１４５】
本明細書で使用される「ヘテロ原子」という用語は、炭素または水素以外の任意の元素の原子を意味する。好ましいヘテロ原子は、窒素、酸素、および硫黄である。
【０１４６】
用語「ヘテロシクリル」、「複素環」、および「複素環式」は、その環構造に少なくとも１個のヘテロ原子、好ましくは１〜４個のヘテロ原子、より好ましくは１個または２個のヘテロ原子が含まれる、置換または非置換の非芳香族環構造、好ましくは３〜２０員環、より好ましくは３〜７員環を指す。用語「ヘテロシクリル」および「複素環式」には、２つ以上の炭素が２つの隣接する環に共通であり、少なくとも１つの環が複素環である２つ以上の環を有する多環式環系も含まれ、例えば、他方の環はシクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、および／またはヘテロシクリルであってよい。ヘテロシクリル基（または複素環基）には、例えば、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、モルホリン、ラクトン、ラクタムなどが含まれる。
【０１４７】
本明細書で使用される「ヘテロシクリルアルキル」という用語は、複素環基で置換されたアルキル基を指す。
【０１４８】
本明細書で使用される「ヒドロカルビル」という用語は、炭素原子を介して結合し、その炭素原子が＝０または＝Ｓ置換基を有さない基を指す。ヒドロカルビルは、任意選択で、ヘテロ原子を含んでいてもよい。ヒドロカルビル基には、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシアルキル、アミノアルキル、アラルキル、アリール、アラルキル、カルボシクリル、シクロアルキル、カルボシクリルアルキル、ヘテロアラルキル、炭素原子を介して結合したヘテロアリール基、炭素原子を介して結合したヘテロシクリル基、ヘテロシクリルアルキル、またはヒドロキシアルキルが含まれるが、これらに限定されない。したがって、メチル、エトキシエチル、２−ピリジル、およびトリフルオロメチルなどの基はヒドロカルビル基であるが、アセチル（連結炭素上に＝Ｏ置換基を持つ）やエトキシ（炭素ではなく酸素を介して結合する）などの置換基はヒドロカルビル基ではない。
【０１４９】
本明細書で使用される「ヒドロキシアルキル」という用語は、ヒドロキシ基で置換されたアルキル基を指す。
【０１５０】
「低級」という用語は、アシル、アシルオキシ、アルキル、アルケニル、アルキニル、またはアルコキシなどの化学部分と組み合わせて使用する場合、置換基に６個以下の非水素原子がある基を含むことを意味する。例えば、「低級アルキル」は、６個以下の炭素原子を含むアルキル基を指す。一部の実施形態において、アルキル基は、１〜６個の炭素原子、１〜４個の炭素原子、または１〜３個の炭素原子を有する。ある実施形態では、本明細書で定義されるアシル、アシルオキシ、アルキル、アルケニル、アルキニル、またはアルコキシ置換基は、それらが単独で現れるか、あるいは例えばヒドロキシアルキルおよびアラルキル（この場合、例えば、アルキル置換基の炭素原子を数えるとき、アリール基内の原子は数えられない）の記載のように他の置換基と組み合わせて現れるかにかかわらず、それぞれ低級アシル、低級アシルオキシ、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル、または低級アルコキシである。
【０１５１】
用語「ポリシクリル」、「多環」、および「多環式」は、２つ以上の原子が２つの隣接する環に共通である、２つ以上の環（例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、および／またはヘテロシクリル）を指し、例えば、環は「縮合環」である。多環の各環は置換されていても非置換であってもよい。ある実施形態では、多環の各環は、環内に３〜１０個、好ましくは５〜７個の原子を含む。
【０１５２】
「ポリ（メタ−フェニレンオキシド）」の語句において、用語「フェニレン」は、包括的に、６員アリールまたは６員ヘテロアリール部分を指す。例示的なポリ（メタ−フェニレンオキシド）は、本開示の第１〜第２０の態様に記載されている。
【０１５３】
「シリル」という用語は、３つのヒドロカルビル部分が結合したシリコン部分を指す。
【０１５４】
「置換された」という用語は、骨格の１つまたは複数の炭素上の水素を置換する置換基を有する部分を指す。「置換」または「で置換された」は、そのような置換が、置換される原子および置換基の許容される原子価に従い、置換により安定な化合物、例えば、再配置、環化、除去などによる変形を自発的に受けない化合物がもたらされるという、暗黙の条件を含むことが理解されるであろう。置換され得る部分には、本明細書に記載される任意の適切な置換基、例えば、アシル、アシルアミノ、アシルオキシ、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニル、アルキル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキニル、アミド、アミノ、アミノアルキル、アラルキル、カルバマート、カルボシクリル、シクロアルキル、カルボシクリルアルキル、カーボナート、エステル、エーテル、ヘテロアラルキル、ヘテロシクリル、ヘテロシクリルアルキル、ヒドロカルビル、シリル、スルホン、またはチオエーテルが含まれ得る。本明細書で使用される「置換」という用語は、有機化合物のすべての許容可能な置換基を含むことが企図される。広い態様において、許容される置換基には、有機化合物の非環式および環式、分岐および非分岐、炭素環式および複素環式、芳香族および非芳香族の置換基が含まれる。許容される置換基は、適切な有機化合物に対して１つまたは複数であってよく、また同じでも異なっていてもよい。本発明の目的のために、窒素などのヘテロ原子は、水素置換基および／またはヘテロ原子の原子価を満たす本明細書に記載の有機化合物の任意の許容可能な置換基を有していてよい。置換基には、本明細書に記載の任意の置換基、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、カルボニル（カルボキシル、アルコキシカルボニル、ホルミル、またはアシルなど）、チオカルボニル（チオエステル、チオアセタート、またはチオホルマートなど）、アルコキシ、ホスホリル、ホスファート、ホスホナート、ホスフィナート、アミノ、アミド、アミジン、イミン、シアノ、ニトロ、アジド、スルフヒドリル、アルキルチオ、スルファート、スルホナート、スルファモイル、スルホンアミド、スルホニル、ヘテロシクリル、アラルキル、または芳香族もしくはヘテロ芳香族部分が含まれ得る。好ましい実施形態では、置換アルキル上の置換基は、Ｃ１−６アルキル、Ｃ３−６シクロアルキル、ハロゲン、カルボニル、シアノ、またはヒドロキシルから選択される。より好ましい実施形態では、置換アルキル上の置換基は、フルオロ、カルボニル、シアノ、またはヒドロキシルから選択される。適切であれば、置換基自体を置換できることが当業者に理解されるであろう。「非置換」と具体的に記載されていない限り、本明細書の化学部分への言及は、置換変異体を含むと理解される。例えば、「アリール」基または部分への言及は、置換および非置換の両方の変異体を暗黙的に含む。
【０１５５】
「スルホナート」という用語は当技術分野で認識されており、ＳＯ３Ｈ基、またはその薬学的に許容される塩を指す。
【０１５６】
「スルホン」という用語は当技術分野で認識されており、−Ｓ（Ｏ）２−ＲＡで表される基を指し、ここでＲＡはヒドロカルビルを表す。
【０１５７】
本明細書で使用される「チオエーテル」という用語は、酸素が硫黄で置き換えられているエーテルと同等である。
【実施例】
【０１５８】
材料および機器
１，２−ジチアンおよび１，２−ジチアン−１−オキシドの両方の合成に使用される１，４−ブタンジチオールは、ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａ（米国、オレゴン州、ポートランド）から購入した。速度論的アッセイ（kinetic assay）実験で使用したすべてのバッファー成分および溶媒（ＥＳＩ溶媒を含む）は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（米国、ミズーリ州、セントルイス）から購入したギ酸を除き、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（米国、ニューハンプシャー州、ハンプトン）から購入した。サンプルのインキュベーションは、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ  Ｔｈｅｒｍｏｍｉｘｅｒ  Ｒ（米国、ニューヨーク、Ｈａｕｐｐａｕｇｅ）で行った。すべての細胞培養材料は、ＡＴＣＣ（米国、バージニア州、マナッサス）から購入した。細胞をＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  Ｉｓｏｔｅｍｐインキュベーター（米国、マサチューセッツ州、ウォルサム）でインキュベートした。ＳＤＳ  Ｐａｇｅは、Ｂｉｏ  Ｒａｄ（米国、カリフォルニア州、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）のＭｉｎｉＰｒｏｔｅａｎ電気泳動チャンバ（Ｈｅｐ  Ｇ２実験）およびＣｒｉｔｅｒｉｏｎ電気泳動チャンバ（ＨｅＬａ実験）を使用して実行した。Ｃｕ／Ｚｎ  ＳＯＤポリクローナル抗体は、Ｅｎｚｏ（米国、ニューヨーク州、ファーミングデール）から購入した。Ｐｉｅｒｃｅ二次抗体は、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（米国、マサチューセッツ州、ウォルサム）から購入した。膜は、Ｂｉｏ  Ｒａｄ  ＣｈｅｍｉＤｏｃ  ＭＰ（米国、カリフォルニア州、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）で画像化した。速度論的アッセイの質量スペクトルは、エレクトロスプレーイオン化源と９．４テスラ磁石とを備えたＢｒｕｋｅｒ  Ｓｏｌａｒｉｘ  ＸＲ  ＦＴ−ＩＣＲ質量分析計で取得した。取得したデータは、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｄａｌｔｒｏｎｉｃｓ  ＤａｔａＡｎａｌｙｓｉｓ  ４．４．１０２ソフトウェア（米国、マサチューセッツ州、ビレリカ）を使用して解析および処理した。１Ｈ  ＮＭＲスペクトルは、内部標準として残留溶媒のシグナル（ＣＨＣｌ３  δ  ７．２６ｐｐｍ）で示される溶媒中、４００ＭＨｚで動作するＶａｒｉａｎ  Ｍｅｒｃｕｒｙ  ＮＭＲ分光計（米国カリフォルニア州パロアルト）において周囲温度で記録した。１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルは、内部標準として残留溶媒のシグナル（ＣＨＣｌ３  δ  ７７．１６ｐｐｍ）で示される溶媒中、１００ＭＨｚで動作するＶａｒｉａｎＮＭＲ分光計において周囲温度で１Ｈ（プロトン）デカップリング測定で記録した。データは次のように報告される：化学シフト、多重度（ｍ＝多重線、ｄｔ＝二重の三重線、ｔｄ＝三重の二重線、ｄｔｔ＝二重の三重の三重線）、積分値および結合定数（Ｈｚ）。薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）は、シリカゲル６０  Ｆ２５４プレコートプレートを使用して実施し、ＵＶ光（２５４ｎｍ）に暴露してまたは過マンガン酸カリウム染色（ＫＭｎＯ４）に続いて加熱することによって可視化した。フェニルアルシンオキシドは、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（米国、ミズーリ州、セントルイス）から購入した。ＳＯＤ１（ＷＴおよびＣ１１１Ｓ）酵母発現ベクターは、Ｐ．Ｊ  Ｈａｒｔ（テキサス大学健康科学センター）により親切に提供された。フェニルセファロース疎水性相互作用クロマトグラフィーカラムおよびＭｏｎｏ  Ｑ  １０／１００陰イオン交換クロマトグラフィーカラムはいずれもＧＥ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（米国、ニュージャージー州、ピスカタウェイ）から購入し、タンパク質精製はＡｋｔａ  Ｆａｓｔ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＦＰＬＣ）（米国、ニュージャージー州、ピスカタウェイ）で実施した。ＬＣ−ＭＳデータは、Ｂｒｕｋｅｒ  ＨＣＴ  Ｕｌｔｒａイオントラップ（米国、マサチューセッツ州、ビレリカ）で収集した。
【０１５９】
方法
１，２−ジチアンの合成
【化３４】
2020530039.tif 000035
１，２−ジチアンの調製は、既知の文献手順３７から適合させた。シリカゲル（４０〜６０μｍ粒子径、６０Å孔径、４１ｇ）を丸底フラスコに添加し、蒸留水（１０２ｍＬ）を均一な懸濁液が形成されるまで激しく撹拌しながらゆっくりと加えた。撹拌しながら、ジクロロメタン（２００ｍＬ）および１，４−ブタンジチオール（２．００ｇ、１６．４ｍｍｏｌ、１当量）を懸濁液に加えた。激しく攪拌しながら、ジクロロメタン（１６ｍＬ）中のＢｒ２（２．８８ｇ、１８ｍｍｏｌ、１．１０当量）の溶液をオフホワイトの懸濁液に滴下した。反応混合物を５分間撹拌し、ＴＬＣ分析により反応の完了を確認した。反応混合物をセライトで濾過し、１．２５Ｍ  ＮａＯＨ（１２ｍＬ）の攪拌溶液を含むフラスコに入れた。無色の有機相を除去し、蒸留水（３ｘ５０ｍＬ）で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧下で除去し、粗生成物を−２０℃でヘキサンから結晶化させて、１，２−ジチアンを白色の結晶固体として得た（１．６３ｇ、８３％）。Ｒｆ＝０．８０（ヘキサン：ＥｔＯＡｃ＝５：１）；１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３  δ）：１．９７（ｂｓ，４Ｈ），２．８５（ｂｓ，４Ｈ）；１３Ｃ  ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δ）：２７．９，３３．５．ｍｐ２９−３２℃（文献値２８−３０℃）３７。
【０１６０】
１，２−ジチアン−１−オキシドの合成
【化３５】
2020530039.tif 000036
１，２−ジチアン−１−オキシドの調製は、既知の文献手順３７から適合させた。水（６４ｍＬ）中の過ヨウ素酸ナトリウム（８４３ｍｇ、３．９４ミリモル、１．１０当量）の溶液を、０℃でメタノール（１９３ｍＬ）中の１，２−ジチアン（４３１ｍｇ、３．５８ミリモル、１当量）の攪拌溶液に滴下した。反応混合物を１６時間（ｈ）撹拌し、ＴＬＣ分析により反応の完了を確認した。白いスラリーを室温（ｒｔ）まで温め、セライトで濾過し、濾液を減圧下で濃縮した。残りの溶液をクロロホルム（４０ｍＬ）で希釈し、分液漏斗に移した。少量の固体ＮａＣｌを加え、水層をＣＨＣｌ３（３ｘ４０ｍＬ）で抽出した。合わせた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を減圧下で除去し、２％ＭｅＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２を用いたシリカゲルでのフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製して、１，２−ジチアン−１−オキシドを無色の固体として得た（２１４ｍｇ、４４％）。Ｒｆ＝０．３３（２％ＭｅＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２）；１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δ）：１．８５−１．８８（ｍ，１Ｈ），１．９６−２．０６（ｄｔｔ，Ｊ＝１３．７，１２．７，３．０Ｈｚ，１Ｈ），２．１１−２．１５（ｍ，１Ｈ），２．６２−２．７１（ｍ，２Ｈ），３．０４−３．１２（ｄｔ，Ｊ＝１３．１，３．０Ｈｚ，１Ｈ），３．１８−３．２３（ｔｄ，Ｊ＝１３．３，３．６Ｈｚ，１Ｈ），３．６２−３．７０（ｄｄｄ，Ｊ＝１４．５，１２．０，２．５Ｈｚ，１Ｈ）；１３Ｃ  ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δ）：１５．３，２３．５，２５．８，５１．９．ＨＲＭＳ−ＥＳＩ（ｍ／ｚ）：［Ｍ＋Ｈ］＋Ｃ４Ｈ８ＯＳ２の計算値：１３７．００８９３Ｄａ；実測値：１３７．００８９３Ｄａ．ｍｐ８３−８６°Ｃ（文献値８５°Ｃ）３７。
【０１６１】
１，２−ジチエパンの合成
【化３６】
2020530039.tif 000037
１，２−ジチエパンの調製は、既知の文献の手順から適合させた３７。シリカゲル（粒径４０〜６０μｍ、孔径６０Å、４６ｇ）を丸底フラスコに添加し、蒸留水（２３ｍＬ）を均一な懸濁液が形成されるまで激しく攪拌しながらゆっくりと加えた。攪拌しながら、ジクロロメタン（２３０ｍＬ）および１，５−ペンタンジチオール（３．００ｇ、２２．０１ｍｍｏｌ、１当量）を懸濁液に添加した。激しく攪拌しながら、ジクロロメタン（２３ｍＬ）中のＢｒ２（３．８７ｇ、２４．２２ｍｍｏｌ、１．１０当量）の溶液をオフホワイトの懸濁液に滴下した。反応混合物を５分間撹拌し、ＴＬＣ分析により反応の完了を確認した。反応混合物をセライトで濾過し、１．２５Ｍ  ＮａＯＨ（１１０ｍＬ）の攪拌溶液を含むフラスコに入れた。無色の有機相を除去し、蒸留水（３ｘ７０ｍＬ）で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧下で除去し、粗生成物をヘキサン／ＥｔＯＡｃ（２０：１）を用いたシリカゲルでのフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製して、１，２−ジチエパンを透明な液体として得た（２．８３ｇ、９６％）。Ｒｆ＝０．８２（ヘキサン：ＥｔＯＡｃ＝９：１）；１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δ）：１．７５−１．７９（ｍ，２Ｈ），２．００−２．０５（ｍ，４Ｈ），２．８２−２．８４（ｔ，Ｊ＝６．３，４Ｈ）；１３Ｃ  ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δ）：２６．０，３０．０，３９．２。
【０１６２】
１，２−ジチエパン−１−オキシドの合成
【化３７】
2020530039.tif 000038
１，２−ジチエパンの調製は、ジスルフィドの酸化に関する既知の文献手順から適合させた３８。ｍＣＰＢＡ（７３％、２１４ｍｇ、０．９０９ｍｍｏｌ、１．０７等量）を０℃で無水ジクロロメタン（５．５ｍＬ）中の１，２−ジチエパン（１１４ｍｇ、０．８４９ｍｍｏｌ、１当量）の溶液に添加した。その溶液を氷浴で１時間撹拌した後、炭酸ナトリウム（１ｇ）を加え、０℃で３０分間撹拌した。溶液をセライトパッドおよび硫酸マグネシウムで濾過し、溶媒を減圧下で除去し、粗生成物をヘキサン／ＥｔＯＡｃ（５：１）を用いたシリカゲルでのフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製し、１，２−ジチエパン−１−オキシドを透明な液体として得た（９７ｍｇ、７６％）。Ｒｆ＝０．１９（ヘキサン：ＥｔＯＡｃ＝５：１）；１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δ）：１．７３−１．８１（ｍ，１Ｈ），１．９１−２．０２（ｍ，４Ｈ），２．０９−２．１６（ｍ，１Ｈ），２．７７−２．８６（ｍ，２Ｈ），３．３６−３．４１（ｄｄ，Ｊ＝６．５，１３．８Ｈｚ，１Ｈ），３．５０−３．５７（ｍ，１Ｈ）；１３Ｃ  ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，δ）：１８．０２，２２．３１，２６．７７，２８．４６，６０．５６．ＨＲＭＳ−ＥＳＩ（ｍ／ｚ）：［Ｍ＋Ｈ］＋Ｃ５Ｈ１０ＯＳ２の計算値：１５１．０２４５８４Ｄａ；実測値：１５１．０２４９８Ｄａ。
【０１６３】
β−リポ酸の合成
【化３８】
2020530039.tif 000039
β−リポ酸の調製は、既知の文献手順から適合させた３９。過酸化水素水（０．８４１ｍＬ、Ｈ２Ｏ中３５％、９．７７ミリモル、２当量）をアセトン（２．５ｍＬ）中のＤＬ−チオクト酸（α−リポ酸、１．０１ｇ、４．８９ミリモル、１当量）の溶液に添加し、２４時間攪拌した。溶媒を減圧下で除去し、ジクロロメタン（２５ｍＬ）で希釈した後、ブライン（５０ｍＬ）に添加した。水層をジクロロメタン（３ｘ２５ｍＬ）で抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧下で除去し、３％ＭｅＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２、０．１％ＡｃＯＨを用いたシリカゲルでのフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製して、β−リポ酸を無色の油として得た（４１８ｍｇ、３９％）。Ｒｆ＝０．４６（８％ＭｅＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２、０．１％ＡｃＯＨ）。１Ｈ−ＮＭＲスペクトルおよび１３Ｃ−ＮＭＲのデータは、４つのすべての立体異性体と位置異性体の混合物について他者が報告したデータ３９−４０と一致した：１Ｈ−ΝΜＲおよび１３Ｃ−ＮＭＲの化学シフトは、Ｍｕｅｌｌｅｒ４０らによって実施された２Ｄ技術によって報告されているように正確に観察された。ＨＲＭＳ−ＥＳＩ（ｍ／ｚ）：［Ｍ＋Ｈ］＋Ｃ４Ｈ１４Ｏ３Ｓ２の計算値：２２３．０４５７１Ｄａ；実測値：２２３．０４６２６Ｄａ。
【０１６４】
１，２−ジチアン−１−オキシドおよび１，２−ジチアンの架橋の速度論
環状ジスルフィドおよび環状チオスルフィナートの架橋活性を試験するために、１，２−ジチアンおよび１，２−ジチアン−１−オキシドを合成し、隣接サブユニット上に溶媒接触可能なチオールペア（Ｃｙｓ１１１Ａ＋Ｂ、８Å離れている）を含むホモ二量体タンパク質であるＳＯＤ１とインキュベートした。極超音速ガス膨張領域内の電圧上昇と１０％ギ酸での短時間処理の組合せを使用して、単量体ＳＯＤ１または共有結合架橋したＳＯＤ１二量体のみを作成する反応を、質量分析（ＭＳ）アッセイを使用して監視した。ギ酸は反応をクエンチし、あらゆる反応性チオールを非反応性チオールに変換する。その結果、反応が起こらなければ、ａｐｏ−ＳＯＤ１（アポ型ＳＯＤ１）単量体のみが検出される（図２Ａ）。我々の仮説のメカニズムと一致して：１）１，２−ジチアン−１−オキシドは、ＳＯＤ１の迅速かつ完全なジチオラート架橋（半減期は２〜３分）をもたらしたが、１，２−ジチアンはもたらさなかった（図２Ｂ、および図３）；２）単一Ｃｙｓ残基（ＳＯＤ１は遊離Ｃｙｓ１１１とＣｙｓ６を有する）への結合は、いずれの化合物のサンプルでも観察されなかった；３）１，２−ジチアン−１−オキシドのＳ−オキソからの酸素の損失なしには架橋は観察されなかった；４）１，２−ジチアン−１−オキシドをＣ１１１Ｓ  ＳＯＤ１とインキュベートした場合、架橋は観察されなかった（図４）。チオラートがスルフェン酸に酸化されるのに十分な時間（数日〜数週間のオーダーで起こる）を考えると、１，２−ジチアンでもＳＯＤ１を架橋すると予想された。１，２−ジチアンとの７２時間のインキュベーション後、１１％のＳＯＤ１が、予想された共有結合二量体を形成していた（図５）。ＳＯＤ１と１，２−ジチエパンおよび１，２−ジチエパン−１−オキシドとのインキュベーションから同等の結果が観察された（図１３）。ＳＯＤ１と１，２−ジチオカンおよび１−オキソ−１，２−ジチオカンとのインキュベーションからも同等の結果が観察された（図１５）。
【０１６５】
１，２−ジチアン−１−オキシドと比較して１，２−ジチアンの架橋効率の速度論的試験をタンデムで実施した。１０ｍＭの酢酸アンモニウム（ｐＨ７．４）中の５０μｌのヒトＷＴ  ＳＯＤ１を、１０００μｌの１，２−ジチアンまたは１，２−ジチアン−１−オキシド（２０倍過剰）と３７℃でインキュベートした。ヒトＷＴ  ＳＯＤ１は酵母で発現させた。１，２−ジチアンおよび１，２−ジチアン−１−オキシドの両方をＨＰＬＣグレードの１００％メタノールに溶解して、２５ｍＭのストック濃度にした。実験前に、ＨＰＬＣグレードの水で１ｍＭの環状ジスルフィドに希釈した。陰性対照として、５０μｌのヒトＷＴ  ＳＯＤ１を４％のＨＰＬＣグレードのメタノールと３７℃でインキュベートした。分析の各時点で、１μｌの各サンプルをそれぞれの反応バイアルから取り出した。サンプルを１０％のギ酸と室温で短時間（〜３０秒）インキュベートして、質量分析の前にＳＯＤ１から金属を除去し、架橋反応をクエンチした。次に、サンプルをアセトニトリル：水（５０：５０）、０．１％ＦＡ中の１μΜ  ＳＯＤ１に希釈し、Ｂｒｕｋｅｒ  ＳｏｌａｒｉＸ  ＸＲ  ＦＴ−ＩＣＲ質量分析計に直接注入して分析した。相対的な二量体（３１，８０８Ｄａ）と単量体（１５，８４４Ｄａ）のＭａｘＥｎｔデコンボリューションされたピークの高さ（二量体／（二量体＋単量体））を比較して、二量体形成パーセントを計算した。同じ方法をα−リポ酸およびβ−リポ酸の速度論的試験に使用した。１，２−ジチエパンと１，２−ジチエパン−１−オキシドの速度論試験は、ＳＯＤ１二量体：架橋剤の比が１：１で実施した。
【０１６６】
ｈＳＯＤ１（ＷＴおよびＣ１１１Ｓ）の発現および精製
ＷＴ  ＳＯＤ１およびＣ１１１Ｓ  ＳＯＤ１の発現および精製は、以前に公開されたとおりに実施した４１−４３。簡単に説明すると、酵母発現ベクターＹＥｐ−３５１にクローニングしたヒトＳＯＤ１  ｃＤＮＡをＥＧｙ１１８ΔＳＯＤ１酵母に導入し、３０℃で３６〜４８時間増殖させた。培養物をペレット化し、０．５ｍｍのガラスビーズとブレンダーを使用して溶解し、氷上で６０％硫酸アンモニウムカットにかけた。硫酸アンモニウム沈殿法の後、サンプルをペレット化し、上清を〜０．１９容量のバッファー（５０ｍＭリン酸ナトリウム、１５０ｍＭ塩化ナトリウム、０．１Ｍ  ＥＤＴＡ、０．２５ｍＭ  ＤＴＴ、ｐＨ７．０）で希釈して、２．０Ｍ硫酸アンモニウムの最終濃度にした。次に、高塩バッファー（２．０Ｍ硫酸アンモニウム、５０ｍＭリン酸ナトリウム、１５０ｍＭ塩化ナトリウム、０．１Ｍ  ＥＤＴＡ、０．２５ｍＭ  ＤＴＴ、ｐＨ７．０）から低塩濃度バッファー（５０ｍＭリン酸ナトリウム、１５０ｍＭ塩化ナトリウム、０．１Ｍ  ＥＤＴＡ、０．２５ｍＭ  ＤＴＴ、ｐＨ７．０）への３００ｍＬの直線的に減少する塩勾配を用いるフェニルセファロース疎水性相互作用クロマトグラフィーカラムを使用して、サンプルを精製した。ＳＯＤ１を含むサンプルは、通常、１．６〜１．１Ｍの硫酸アンモニウムの間に溶出し、これは、ゲル電気泳動を使用して確認された。ＳＯＤ１含有画分をプールし、１０ｍＭ  Ｔｒｉｓ（ｐＨ８．０）バッファーに交換した。次に、タンパク質をＭｏｎｏ  Ｑ  １０／１００陰イオン交換クロマトグラフィーカラムにロードし、低塩バッファー（１０ｍＭ  Ｔｒｉｓ、ｐＨ８．０）から高塩バッファー（１０ｍＭ  Ｔｒｉｓ、ｐＨ８．０、１Ｍ塩化ナトリウム）への２００ｍｌの直線的に増加する塩勾配を用いて溶出した。勾配は、０〜３０％の１０ｍＭ  Ｔｒｉｓ、ｐＨ８．０、１Ｍ塩化ナトリウムで行い、ＳＯＤ１は５〜１２％の１０ｍＭ  Ｔｒｉｓ、ｐＨ８．０、１Ｍ塩化ナトリウムで溶出される。陰イオン交換からのＳＯＤ１画分を、ゲル電気泳動を使用して確認した。最終的なＳＯＤ１含有画分を一緒にプールし、ミリポア（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）のアミコン遠心フィルターにおいて１０ｍＭの重炭酸アンモニウムで３回洗浄し、バッファーを１０ｍＭの酢酸アンモニウム（ｐＨ７．４）に交換した。使用するまでタンパク質を−８０℃で保存した。
【０１６７】
点突然変異Ｃ１１１Ｓ  ＳＯＤ１を使用した架橋の位置特定
１，２−ジチアン−１−オキシドを最初に１００％ＤＭＳＯに溶解した。酵母から精製した組換えヒトＷＴ  ＳＯＤ１およびＣ１１１Ｓ  ＳＯＤ１（１０μΜ）を、希釈後に０．１％ＤＭＳＯ中の１００μΜの１，２−ジチアン−１−オキシドと室温で一晩インキュベートした。各ＳＯＤ１インキュベーションからのアリコートを、０．１％ギ酸含有Ｈ２Ｏで個々に１０倍希釈し、Ｂｒｕｋｅｒ  ＨＣＴ  Ｕｌｔｒａイオントラップで逆相Ｃ１８  ＬＣ−ＭＳを使用して分析した。得られたデータを、ＤａｔａＡｎａｌｙｓｉｓ  ３．４（Ｂｒｕｋｅｒ  Ｄａｌｔｏｎｉｃｓ）を使用して処理した。質量スペクトルは、ＳＯＤ１が溶出した時点に対応する保持時間にわたり平均化され、非荷電種の分子量を決定するためにデコンボリューションされた。液体クロマトグラフィー中に用いられた酸性条件および比較的過酷なエレクトロスプレーイオン化プロセスにより、天然の金属の損失と天然の二量体の解離が生じたことに留意されたい。
【０１６８】
Ｉｎ  ｖｉｔｒｏグルタチオン競合アッセイ
精製ＷＴ  ＳＯＤ１を、１０ｍＭ酢酸アンモニウム（ｐＨ７．４）で１０μＭに希釈した。タンパク質を、新たに調製した５％メタノール中の１００μＭの１，２−ジチアン−１−オキシドおよび１０００μＭの還元型グルタチオン（水中）と３７℃で一定時間インキュベートした。サンプルを１０％ギ酸で短時間（１０秒）抽出し、０分、１分、１０分、１００分、１０００分に分析した。対照サンプルには次のものが含まれる：１）１０μΜ  ＳＯＤ１；２）１０μΜ  ＳＯＤ１＋１００μΜ  １，２−ジチアン−１−オキシド；３）１０μΜ  ＳＯＤ１＋１０００μΜ  還元型グルタチオン。サンプルを１０％ギ酸と室温で短時間（〜３０秒）インキュベートして、質量分析の前にＳＯＤ１から金属を除去した。その後、サンプルをアセトニトリル：水（５０：５０）、０．１％ＦＡで１μＭ  ＳＯＤ１に希釈し、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｓｏｌａｒｉｘ  ＸＲ  ＦＴ−ＩＣＲ質量分析計に直接注入して分析した。相対的な二量体（３１，８０８Ｄａ）と単量体（１５，８４４Ｄａ）のＭａｘＥｎｔデコンボリューションされたピークの高さ（二量体／（二量体＋単量体））を比較して、二量体形成パーセントを計算した。
【０１６９】
Ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  ＤＴＴ競合アッセイ
精製ＷＴ  ＳＯＤ１を１０ｍＭの酢酸アンモニウム（ｐＨ７．４）で５０μＭに希釈した。２μＬの５０μＭ  ＳＯＤ１溶液を、１μｌの２ｍＭ  １，２−ジチアン−１−オキシドおよび１μｌの様々な濃度のＤＴＴとインキュベートした。ＤＴＴ溶液は、１００％のＨＰＬＣグレードのＨ２Ｏで作成した。ＤＴＴ溶液の濃度は、１ｍＭ、２ｍＭおよび４ｍＭであった。サンプルを３７℃で２４時間インキュベートした。次に、サンプルをアセトニトリル：水（５０：５０）、０．１％ＦＡで１μΜ  ＳＯＤ１に希釈したし、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｓｏｌａｒｉｘ  ＸＲ  ＦＴ−ＩＣＲ質量分析計に直接注入して分析した。
【０１７０】
Ｈｅｐ−Ｇ２細胞での細胞培養および１，２−ジチアン−１−オキシド／１，２−ジチアンの投薬、ならびにα−リポ酸／β−リポ酸
１，２−ジチアン−１−オキシドが細胞透過性のジチオールペア架橋剤として有用であることを実証するために、２つの広く使用されているヒト細胞株（Ｈｅｐ  Ｇ２およびＨｅＬａ）の両方において、競合する還元型グルタチオンまたはＤＴＴの存在下で、精製ＳＯＤ１を用いて架橋反応を調べた。グルタチオンは、７ｍＭまでの濃度でヒト細胞に存在する；Ｈｅｐ  Ｇ２およびＨｅＬａ細胞はいずれも約５ｍＭのグルタチオンを含んでいる３０。様々な濃度の１，２−ジチアン−１−オキシドと３０分間インキュベートしたＨｅｐ  Ｇ２細胞（図２Ｃ）およびＨｅＬａ細胞（図６）は、ウェスタンブロットで〜５μΜのＥＣ５０を示し、細胞条件が架橋を妨げないことを確認した。細胞生存率は、ＥＣ５０より５０倍高い１，２−ジチアン−１−オキシド濃度により影響を受けず、１，２−ジチアン−１−オキシドのＬＣ５０はＥＣ５０よりも約２００倍高かった（図７）。細胞試験と一致して、精製ＳＯＤの架橋は、１０：１の比のグルタチオン：１，２−ジチアン−１−オキシドの存在下で完了まで進行し（図１０）、さらに等モル濃度の還元剤ジチオスレイトール（ＤＴＴ）の存在下でも完了まで進行した（図１１）。おそらく還元剤と１，２−ジチアン−１−オキシドとの間の可逆的チオラート−ジスルフィド交換のせいで、架橋速度は競合還元剤の存在下で低下した（１，２−ジチアン−１−オキシドまたはＳＯＤ１のグルタチニルまたはＤＴＴ付加物は観察されなかった）。これらの結果は、適度な量の追加の還元剤の存在下でさえ、これら架橋剤が有用であることを確認する。
【０１７１】
環状ジスルフィド３１およびその誘導体（例えば、ジチオレンチオン）２４は治療的に使用されており、それらの標的の多くが知られている。しかしながら、栄養補助食品や糖尿病合併症治療のα−リポ酸（ＡＬＡ）を含めて、これら薬物の結合メカニズムは特徴づけられていない２５。環状ジスルフィド媒介架橋の適用性を広げ、潜在的な作用機序を探るために、ＡＬＡを購入し、ＡＬＡ栄養補助食品の質量分析アッセイで観察されたβ−リポ酸（ＢＬＡ）を合成し、上記のようにアッセイした。ＡＬＡと比較して、ＢＬＡは細胞においてＳＯＤ１を架橋し、ｉｎ  ｖｉｔｒｏで３０％多くＳＯＤ１を架橋した（図８および図９）。特に、ＡＬＡおよびＢＬＡの末端カルボン酸は官能化の機会を提供する３２。
【０１７２】
Ｈｅｐ  Ｇ２細胞は、３７℃、５％ＣＯ２で、９６ウェルＣｏｓｔａｒ（登録商標）コーニングＣｅｌｌＢＩＮＤプレートにおいて、１０％ウシ胎児血清およびペニシリン／ストレプトマイシンを含むＤＭＥＭで培養した。細胞を単層コンフルエントまで培養した。１，２−ジチアンおよび１，２−ジチアン−１−オキシドの２０ｍＭ、２ｍＭ、２００μＭ、２０μΜ、および２μΜのストックを１００％ＤＭＳＯで調製した。ストックを１×ＰＢＳで２０倍に希釈した（最終５％ＤＭＳＯ）。細胞を２００μＬの化合物で処理し、３７℃、５％ＣＯ２で３０分間インキュベートした。細胞を１×ＰＢＳで洗浄し、２０μｌの６×非還元サンプルバッファーを各ウェルに添加した。９６ウェルプレートを９０℃に１０分間加熱した。サンプラーをＢｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｍｉｃｒｏｆｕｇｅ（登録商標）１８遠心分離機において１４０００ＲＰＭで５分間回転させた。１５０Ｖで、１２％プレキャストＴＧＸポリアクリルアミドゲルにおいて、Ｂｉｏ  Ｒａｄ  Ｍｉｎｉ−Ｐｒｏｔｅａｎ電気泳動チャンバを使用してサンプルを泳動した。分離が完了した後、ゲルをカセットから取り出し、社内の転写バッファー中、９０℃で１０分間インキュベートして、タンパク質バンドの完全な転写、および抗体の完全な結合を確実にした（２５ｍＭ  Ｔｒｉｓ、１９２ｍＭグリシン、１０ｍＭ  ２−メルカプトエタノール、０．１％ＳＤＳ）。転写は、トランスブロットＴｕｒｂｏ転写パックを使用して、Ｂｉｏ  ＲａｄトランスブロットＴｕｒｂｏ転写システムで実施した。膜を乾燥させ、室温で２時間、５％ミルクでブロッキングした。次いで、一次抗体として抗ＳＯＤ１抗体のＳＯＤ１００を用いて、４℃で一晩プローブした。膜をＨＲＰ標識二次抗体とインキュベートし、ＥＣＬ  Ｗｅｓｔｅｒｎ  Ｂｌｏｔｔｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅを使用して視覚化し、ＣｈｅｍｉＤｏｃ  ＭＰを使用して画像化する。
【０１７３】
ＨｅＬａ細胞での細胞培養および１，２−ジチアン−１−オキシドの投薬アッセイ
ＨｅＬａ細胞は、３７℃、５％ＣＯ２で、２４ウェルＣｏｓｔａｒ（登録商標）コーニングＣｅｌｌＢＩＮＤプレートにおいて、１０％ウシ胎児血清およびペニシリン／ストレプトマイシンを含むＤＭＥＭで培養した。細胞を単層コンフルエントまで培養した。ＤＭＳＯに溶解させて１００ｍＭ濃度の１，２−ジチアン−１−オキシドを作成した。その１００ｍＭ溶液を１ｘＰＢＳ溶液で様々な濃度に希釈した。その溶液１ｍＬを２４ウェルプレートのＨｅＬａ細胞に添加した。１，２−ジチアン−１−オキシドを細胞と１時間相互作用させた。細胞を１ｍＬのＰＢＳで２回洗浄した。２回目のＰＢＳ洗浄液を除去した後、細胞を６Ｘ非還元ＳＤＳサンプルバッファーで処理し、収集した。収集した細胞溶解物を２つに分けた。陰性対照として、半分を５％のβ−ΜΕで処理して、結合した環状ジスルフィドを除去した。残りの半分は同量のミリＱ水で処理した。次に、すべての細胞溶解物サンプルをＥｐｐｅｎｄｏｒｆ  Ｔｈｅｒｍｏｍｉｘｅｒにおいて８０℃で１０分間加熱した。サンプルを、Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｍｉｃｒｏｆｕｇｅ遠心分離機において１４０００ｒｐｍで５分間回転させた。ＨｅＬａ細胞抽出物を、室温、８０Ｖで泳動して、１２％ＳＤＳ−ポリアクリルアミド  Ｔｒｉｓ  ＨＣｌゲルで分離した。タンパク質を、ウェスタンブロッティングのためにニトロセルロース膜に転写した。ウサギポリクローナル抗ＳＯＤ１抗体ＳＯＤ１００を使用して、単量体および共有結合した二量体ＳＯＤ１を検出した。膜をＨＲＰ標識二次抗体とインキュベートし、ＥＣＬ  Ｗｅｓｔｅｒｎ  Ｂｌｏｔｔｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅを使用して視覚化し、ＣｈｅｍｉＤｏｃ  ＭＰを使用して画像化する。
【０１７４】
細胞培養および１，２−ジチアン−１−オキシドの細胞生存アッセイ
ヒト不死化神経芽細胞腫細胞（ＳＨ−ＳＹ５Ｙ）は、ＡＴＣＣ（米国、バージニア州、マナッサス）から購入した。３７℃、５％ＣＯ２で、１０％ウシ胎児血清を追加したイーグル最小必須培地（ＥＭＥＭ）において、細胞を＞７０％コンフルエントまで増殖させた。２００μｌの２％ＤＭＳＯ中の様々な濃度の１，２−ジチアン−１−オキシド（２５０μΜ、５００μΜ、７５０μΜ、および１０００μΜ）で細胞を処理し、９６ウェルプレート（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ．，コーニング、ニューヨーク、米国）で２４時間インキュベートした。１，２−ジチアン−１−オキシドとのインキュベーション後、２２μｌのＰｒｅｓｔｏＢｌｕｅ（登録商標）を各ウェルに添加し、３７℃で１０分間インキュベートした。Ｉｎｆｉｎｉｔｅ（登録商標）２００プレートリーダー（スイス、マンネドルフ、Ｔｅｃａｎ）を使用して、５６０／５９０（ｎｍ）の励起／発光で測定した。細胞の生存率は、未処理細胞に対して相対的に定量化された。
【０１７５】
計算方法
すべての計算はＧａｕｓｓｉａｎ  ０９、Ｒｅｖ  Ｅ．０１４４で実行した。報告された静止点は、ＤＦＴレベルの理論でＭ０６−２Ｘ４５密度汎関数を使用して最適化された。Ｇａｕｓｓｉａｎ  ０９のデフォルトの超微細積分グリッドと、水のパラメーターを用いた積分方程式表式化バリアントを使用した分極性連続体モデル（ＰＣＭ）（ＩＥＦ−ＰＣＭ）４６−４８を利用した。各静止点に振動解析が行われ、すべての遷移構造には１つの負の周波数があり、他のすべての静止点には０より大きい周波数があり、極小値を示す。次に、前述のように、超微細グリッドとＰＣＭモデルを使用して、ＤＦＴレベルの理論で６−３ｌ＋Ｇ（ｄ，ｐ）最適化されたジオメトリに対して一点エネルギー計算を実行した。一点エネルギーは、６−３１１＋Ｇ（ｄ，ｐ）基底セットを使用して実行した。全エネルギーは、自由エネルギー補正と一点エネルギーを加えて計算した。
【０１７６】
遷移構造立体配座検索のパラメーターは最小値で同じであったが、形成するＳ−Ｓ結合は、環状ジスルフィド開環ステップ（ＴＳ５−＞２ａおよびＴＳｌ−＞２ｂ）で２．４オングストローム、チオラート／スルフェン酸縮合反応（ＴＳ（３ａ，ｂ−＞４））で２．３オングストロームに制限された。各制約付き遷移状態検索では、遷移状態検索の対象となる１２ｋｃａｌ／ｍｏｌ（ＯＰＬＳ２００５による）内に１０個の構造が生成された。図１に報告されている構造は、各変換の最低エネルギー遷移構造である。
【０１７７】
ＱＭ計算は実証実験と一致する
遷移状態理論（アイリングの式）を使用して、計算された遷移状態（ＴＳ（ｌ→２ｂ）およびＴＳ（５→２ａ））から速度を外挿し、それらが、無数の公開された小分子およびタンパク質の実験データ（下記を参照）、ならびにここに提示するデータと一致していることが分かった。特に、ＱＭの結果は、脱離基硫黄のｐＫａを（硫黄アニオンの代わりにスルフェン酸アニオンを介して）減少させると、２つの別個のメカニズム（すなわち、律速のチオール酸化を排除することに加えて、環状チオスルフィナートは、新しい律速段階であるチオラート−ジスルフィド交換の障壁を低減する）によって全体の反応速度がどのように増大するかについて推定機構を提供する。具体的には、Ｓｉｎｇｈらのプロトコルに従って一連の詳細な（多濃度）速度論的実験を実施して、環状チオスルフィナート媒介架橋生成物形成の全体的な二次反応速度定数を１．５ｘ１０４Ｍ−ｌ分−１と決定し、それは、我々の実験条件下で、ＳＯＤ１を１，２−ジチアン−１−オキシドと架橋することに関して予測半減期２．７分に外挿される４９。特に、この値は図１から当てはめられた半減期（２．２分）と整合し、律速段階であるチオール−ジスルフィド中間体２ｂの計算値１３．１ｋｃａｌ／ｍｏｌから外挿された絶対速度と一致する。酸化ＤＴＴ（環状ジスルフィド）と還元型グルタチオンのチオール−ジスルフィド交換反応は、ここに示した１，２−ジチアンのデータと最も近い類似性を提供するが、２００分を超える外挿半減期（１．８ｘ１０２Ｍ−ｌ分−１の速度定数）を有する５０。実際に、環状チオスルフィナートについて観察および計算された速度は、環状ジスルフィドについてこれまでに報告されたどの速度よりも速かった（我々の知る限り、チオール−ジスルフィド交換の最速の報告された速度は、パパイン−Ｓ−ＳＣＨ３とＤＴＴの反応であり、それは３．３ｘ１０３Ｍ−ｌ分−１の速度定数と１２分の外挿半減期であった）５１。これらを組み合わせた結果は、チオスルフィナートが、律速段階であるＳ酸化を排除することにより、および新しい律速段階であるチオラート−ジスルフィド交換を減らすことにより、全体の速度を速めることを実証する。報告されているチオラートとスルフェン酸の縮合反応速度はかなり変動性があるが、我々が実験で決定した速度定数は報告値の中央値に近く、レビューしたように図１に報告されている１１．０ｋｃａｌ／ｍｏｌの遷移状態（ＴＳ（３ａ、３ｂ→４））とも一致する。例えば、Ｇｕｐｔａらは、スルフェン酸／チオラート縮合によるジスルフィド形成の速度定数は、１０６Ｍ−ｌ分−１（Ｃｙｓ−ＳＯＨ＋Ｃｙｓ）〜１．３ｘ１０３Ｍ−ｌ分−１（ＨＳＡ−ＳＯＨ＋Ｃｙｓ）の範囲であると報告しており、それらは、我々の実験条件下において、それぞれ数ミリ秒〜３０分までの範囲の半減期に外挿される５５。
【０１７８】
Ｔｈａｐａらは、明示的な溶媒和なしでチオールのｐＫａを計算することの難しさを強調しており、チオール−ジスルフィド交換の実験速度は一般に、非プロトン性溶媒と比較してプロトン性溶媒中において３桁低下し、気相と比較して水中において９桁低下する５３−５４。これらの障害があり、さらにタンパク質にはプロトン性環境と非プロトン性環境の両方が含まれるため、中間体３ａおよび３ｂの連続体モデルに基づく計算は報告されなかった。この中間体のｐＫａを推定するために必要な実験データは得られなかったため、０ｋｃａｌ／ｍｏｌの任意の値として記載されている５５。ただし、この値は、実験的に決定した速度と整合しており、それは中間体３ａ、３ｂのエネルギーが約３ｋｃａｌ／ｍｏｌより高くなることはできないことを意味し、またモノチオール中間体の観察の欠如とも整合し、それはそのエネルギーがおそらく約−３ｋｃａｌ／ｍｏｌよりも低くはないことを意味する。
【０１７９】
ナノ粒子、デンドリマー、およびポリマー合成のための環状チオスルフィナートの使用
環状チオスルフィナートが、ナノ粒子、デンドリマー、およびポリマー合成のためのジエン（例えば、ビスマレイミド）架橋剤に置き換わることができることが実証され、その結果を図１４に示す。
【０１８０】
簡単に説明すると、ポリエチレンジチオールを次のいずれか：促進剤なし（−）；トリチオシアヌル酸；トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオナート）；またはペンタエリスリトールテトラ（３−メルカプトプロピオナート）：と混合し、各混合物を１，２−ジチアン−１−オキソ架橋剤または架橋剤なし（−）で処理した。図１４の赤い矢印は、ポリマーが形成される反応を示し、オレンジの矢印は、推定ナノ粒子が形成される反応を示す。ポリ（エチレングリコール）ジチオール（ＰＥＧ−ＤＴ、例えば、平均Ｍｎ１，５００を有する）を１，２−ジチアン−１−オキソ架橋剤と混合して、固相反応を経て透明なポリマーを生成した。
【０１８１】
本発明は、その使用が記載された特定の用途に限定されないことを当業者は理解するであろう。本発明は、本明細書に記載または図示された特定の要素および／または特徴に関して、その好ましい実施形態において制限されない。本発明は、開示された１つまたは複数の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載および規定される本発明の範囲から逸脱することなく、多数の再配置、修正および置換が可能である。
【参考文献】
【０１８２】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2020530039.tif 000054
【図２Ａ】
2020530039.tif 000055
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
2020530039.tif 000059
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2020530039.tif 000066
【図１１】
2020530039.tif 000067
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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