"化学的または生物学的組成物を緩衝する方法であって、該組成物に、一般式を有する少なくとも1つのプロトン化または非プロトン化アミン-第四級アンモニウム化合物の有効な緩衝量を添加する工程を含み:nが、0~4の範囲の整数値を有し、kが、非プロトン化化合物においては0であり、そしてkが、プロトン化化合物においては1であり;各G1、G3およびG5が、-H、-CH3、-C2H5から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、各G2およびG4が、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-CO2H,-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であり、または該環状の化学的部分の構成要素であり、各G6が、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-OH、-OCH3、-CO2H、-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、そして各R1、R2、R3、R4およびR5が、-CH3、-C2H5、-CHCH32、-シクロヘキシル、-C2H4OH、-C2H4OCH3、-CH22-3NHCOCH3、-CH22-3NCH3COCH3、-CH21-3CONH2、-CH21-3CONHCH3、-CH21-3CONCH32、-CH2CG5G6mSO3-、-CH2CG5G6mCO2-、-CH2CG5G6mCO2H、-CH2CG5G6mPO32-、-CH2CG5G6mPO3H-、-CH2CG5G6mPO3H2から独立して選択される化学的部分であって、mが0、1、2または3であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、あるいはR5が、化学的部分-[CG7G8-CG7G9r-CG7G8-HjNR6R7]jであり、各G7が、-H、-CH3、-C2H5から独立して選択される化学的部分であり、各G8は、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-CO2H、-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であり、G9が、-H、-CH3、-CH2、-OH、-C2H5、-OH、-OCH3、-CO2H、-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であって、rが0~4の範囲の整数値を有し、かつjが0または1であり、そして各R6およびR7が、-CH3、-C2H5、-CHCH32、-シクロヘキシル、-C2H4OH、-C2H4OCH3、-CH22-3NHCOCH3、-CH22-3NCH3COCH3、-CH21-3CONH2、-CH21-3CONHCH3、-CH21-3CONCH32、-CH2CG5G6mSO3-、-CH2CG5G6mCO2-、-CH2CG5G6mCO2H、-CH2CG5G6mPO32-、-CH2CG5G6mPO3H-、-CH2CG5G6mPO3H2から独立して選択される化学的部分であって、mが0、1、2または3であり;該化合物が該環状の化学的部分を含む場合、該環状の化学的部分が、a、b、c、d、e、fおよびgから選択される1つ以上であり:aR1およびR2、R3およびR4、R3およびR5、ならびに/またはR4およびR5の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CHOHCHOHCH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2CHOHCH2CH2-、-CH2CH2NCOG1CH2CH2-、-CH2CONG1CH2CH2-、-CH2CHOHCHOHCH2-、=CNG122、であり、bR1およびR3、R1およびR4、R1およびR5、R2およびR3、R2およびR4ならびに/またはR2およびR5の1つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G2g-であってnが0または1であり、gが2または3であり;cG1およびG3、G2およびG4、G1およびG4ならびに/またはG2およびG3の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G6q-であってqが整数値0~4であり、かつqおよびnの合計が整数値3~4であり、り、そしてq=0の場合、-CG1G60-は、該対が該一般式において結合する炭素原子間の炭素-炭素単結合であり;dG1およびG2、G3およびG4、ならびに/またはG5およびG6の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G6w-であってwが整数値4~5を有し;eR1およびG3、R1およびG4、R2およびG3、R2およびG4、R3およびG1、R3およびG2、R4およびG1、R4およびG2、R5およびG1、ならびに/またはR5およびG2の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G2s-であって、sが整数値1~3を有し、nが整数値0~2を有しかつsおよびnの合計が整数値2~3を有し;fR1およびG5、R1およびG6、R2およびG5、R2およびG6、R3およびG5、R3およびG6、R4およびG5、R4およびG6、R5およびG5、ならびに/またはR5およびG6の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G2v-であって、vが整数値0~3を有し、nが整数値1~4を有し、かつvおよびnの合計が整数値3~4を有し、そしてv=0の場合、-CG1G20-は、該対が該一般式において結合する炭素原子間の炭素-炭素単結合であり;そしてgR1およびG1、R1およびG2、R2およびG1、R2およびG2、R3およびG3、R3およびG4、R4およびG3、R4およびG4、R5およびG3、ならびに/またはR5およびG4の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G2u-であって、uが整数値3~4を有し;CIが、必要に応じて電気的中性を維持する非干渉対イオンまたは非干渉対イオンの混合物であり、該アミン-第四級アンモニウム化合物上の電荷が、量jk-z1の値に等しく、zが、存在するR1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、G2、G4、G6、G8および/またはG9内に含まれる各-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-部分上の全ての負電荷の数値合計の絶対値に等しく、そしてdが、一価の対イオンについては│jk-z1│、二価の対イオンについては│jk-z1│/2、三価の対イオンについては│jk-z1│/3、四価の対イオンについては│jk-z1│/4に等しく、そしてz-j-k1の記号は、jz-k1がゼロの場合、dがゼロでありかつ個別の対イオンが存在しないことを除き、該対イオンの電荷を反映する、方法。CIが、Cl-、Br-、I-、OH-、F-、OCH3-、HCO2-、CH3CO2-、CF3CO2-、NO3-、ClO4-、BF4-、PF6-、HSO4-、HCO3-、H2PO4-、CH3OCO2-、CH3OSO3-、CH3SO3-、CF3SO3-、H2PO3-、CH3PO3H-、HPO32-、CH3PO32-、CO32-、SO42-、HPO42-およびPO43-から選択される非干渉アニオンまたは非干渉アニオンの混合物である、請求項1に記載の方法。CIが:Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、Ag、Tl、Mg2、Ca2、Sr2、Ba2、VO2、Mn2、Fe2、Co2、Ni2、Cu2、Zn2、Cd2、Hg2、Eu2、UO22、Pb2、Al3、Ga3、Y3、BiO3、La3、Ce3、Pr3、Nd3、Sm3、Eu3、Gd3、Tb3、Dy3、Ho3、Er3、Tm3、Yb3、Lu3およびTh4から選択される非干渉カチオンまたは非干渉カチオンの混合物である、請求項1に記載の方法。CIが、プロトン化第一級アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、プロトン化第二級アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、プロトン化第三級アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、ジプロトン化アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルまたはヒドロキシアルキレンジアミン、第四級アルキルまたはヒドロキシアルキルアンモニウム化合物、アルキルまたはヒドロキシアルキルスルホニウム化合物、アルキルまたはヒドロキシアルキルスルホキソニウム化合物、第四アルキルまたはヒドロキシアルキルホスホニウム化合物およびジ第四級アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルまたはヒドロキシアルキレンアンモニウム化合物から選択される非干渉カチオンまたは非干渉カチオンの混合物であり、該アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルおよびヒドロキシアルキレン基が、1から3つの炭素原子を含み、そして前記カチオンまたはカチオンの混合物が、請求項1に記載の化合物ではない、請求項1に記載の方法。CIが、非干渉緩衝アニオン、非干渉緩衝アニオンの混合物、非干渉緩衝カチオンまたは非干渉緩衝アニオンの混合物であり、2~12の範囲のpKa値を有し、そして、CIは、請求項1に記載のアミン-第四級アンモニウム化合物ではない、請求項1に記載の方法。CIが、非干渉緩衝アニオン、非干渉緩衝アニオンの混合物、非干渉緩衝カチオンまたは非干渉緩衝アニオンの混合物であり、1~13の範囲のpKa値を有し、そして、CIは、請求項1に記載のアミン-第四級アンモニウム化合物であり、かつ該化合物全体の上に電気的中性を付与する電荷を有する、請求項1に記載の方法。前記化合物が、aに記載の通りの環状部分を含み、該環状部分が、以下の構造:の1つを有し、G1および該化合物の他の構成要素が請求項1に記載の通りである、請求項1に記載の方法。前記化合物が、aに記載の通りの環状部分を含み、該環状部分が、以下の構造:の1つを有し、G1および該化合物の他の構成要素が請求項1に記載の通りである、請求項1に記載の方法。前記化合物が、bに記載の通りの環状部分を含み、該化合物が、以下の構造:の1つを有し、G1、G1、G2、G3、G4、G5、R2、R4およびR5のそれぞれが、独立して請求項1に記載の通りである、請求項1に記載の方法。前記化合物が、cに記載の通りの環状部分を含み、該化合物が、以下の構造:の1つを有し、G1、G1、G2、G3、G4、G5、G6、R1、R2、R3、R4およびR5のそれぞれが、独立して請求項1に記載の通りである、請求項1に記載の方法。前記化合物が、eに記載の通りの環状部分を含み、該化合物が、以下の構造:の1つを有し、G1、G1、G2、G3、G4、G5、G6、R1、R2、R3、R4およびR5のそれぞれが、独立して請求項1に記載の通りである、請求項1に記載の方法。要約本発明は、pH2からpH13までのpHの全範囲に実質的にわたるpHを緩衝および維持することが可能な緩衝剤化合物に関する長年にわたる必要性に対処し、同時に一方で、選択可能な既定の電荷特性、生きている生物有機体への低毒性、低金属結合特性、および温度変化によって引き起こされるpH変化への低感受性の1つ以上を含む、所望の特性を提供し、ならびに対象の物質と、広範囲のpHにわたる緩衝を提供する緩衝剤化合物との間の充分な化学的相溶性を有し、そのため広範囲のpHにわたる緩衝を得るために使用される異なった緩衝剤化合物に伴う化学的差異がもたらす多くの問題を回避している。生物系に関して、最も重要なpH範囲はpH4からpH10であり、そして、本発明は、この範囲での使用のための適切な緩衝剤化合物の選択において、大きな汎用性を提供する。本発明者らは、アミン-第四級アンモニウムアミン-クワットaminequat構造に基づく、全くの新規かつ非自明な一連の緩衝剤化合物を開発した。アミンおよび近接の第四級アンモニウム基上のアミンへの様々な置換は、広範な有用pKa値2~13を有する構築される緩衝剤分子のファミリーを許容し、同時に一方で、有用かつ特有の化学的および物理的特性例えば、電荷、溶解性が、制御可能な、既定の様式にて緩衝剤化合物へ付与され得、このため、それらの機能および有用性を高める。これらの新しい緩衝剤化合物が、汎用的な適用、特別な適用および/または生物学的適用のために使用され得る。アミン-クワット化合物は、異なる特性に応じて5つの構造タイプで構成される。1モノアミン-モノクワット。これらの一塩基性緩衝剤化合物は、全てのプロトン化条件下でカチオン性である。2pKa値が対象の緩衝範囲外にある単一の結合アニオン基1-または2-を有するモノアミン-モノクワット。これらの名目上一塩基性の緩衝剤化合物は、2から1-の範囲で荷電種を有する。3pKa値が対象の緩衝範囲外にある2つの結合アニオン基1-または2-を有するモノアミン-モノクワット。これらの名目上一塩基性の緩衝剤化合物は、2から3-の範囲の荷電種を有する。4アニオン基の少なくとも1つのpKa値が対象の緩衝範囲内にある1~2の結合アニオン基1-または2-を有するモノアミン-モノクワット。これらの名目上の二塩基性またはた多塩基性の緩衝剤化合物は、典型的に約1から約2logKa単位離れて間隔を空けた2つ以上の重複pKa値を有する。これらの広範囲の緩衝剤化合物は、2から3-の範囲の荷電種を有する。50~3の結合アニオン基1-または2-を有するジアミン-モノクワット。これらの名目上の二塩基性または多塩基性の緩衝剤化合物は、典型的に約1から約2logKa単位離れて間隔を空けた2つ以上の重複pKa値アミンおよび/またはアニオンを有する。これらの広範囲の緩衝剤化合物は、3から5-の範囲の荷電種を有する。上記アミン-クワット緩衝剤化合物は、対称および非対称ジアミンならびにアミン-グアニジンから合成され得、アミンまたはグアニジン窒素原子の1つが四級化され、正電荷モノアミンまたはモノグアニジンを残す。これらのアミン-クワット緩衝剤化合物は、それらの酸性および塩基性形態において、無色、不揮発性の有機塩および/または両性イオンであり、水ならびに多くの有機溶媒および溶媒混合物中でかなりの溶解性を有する。アミン-クワット緩衝剤化合物は、容易に取得可能な化学出発物質から、1から3の合成ステップを使用して、妥当な収率で都合よく調製される。合成後、共通の溶媒から1~3サイクルの再結晶化後に、純粋な物質99を越えるが得られる。このように、1つの実施形態では、本発明は、プロトン化または非プロトン化アミン-第四級アンモニウム緩衝剤化合物、および少なくとも1つのプロトン化または非プロトン化アミン-第四級アンモニウム緩衝剤化合物の有効な緩衝剤調合量をその組成物に添加する工程を含む、化学または生物学的組成物を緩衝剤調合する方法に関し、アミン-第四級アンモニウム緩衝剤化合物は以下の一般式を有する:ここで:nが、0~4の範囲の整数値を有し、kが、非プロトン化化合物においては0であり、そしてkが、プロトン化化合物においては1であり;各G1、G3およびG5が、-H、-CH3、-C2H5から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、各G2およびG4が、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-CO2H,-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であり、または該環状の化学的部分の構成要素であり、各G6が、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-OH、-OCH3、-CO2H、-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、そして各R1、R2、R3、R4およびR5が、-CH3、-C2H5、-CHCH32、-シクロヘキシル、-C2H4OH、-C2H4OCH3、-CH22-3NHCOCH3、-CH22-3NCH3COCH3、-CH21-3CONH2、-CH21-3CONHCH3、-CH21-3CONCH32、-CH2CG5G6mSO3-、-CH2CG5G6mCO2-、-CH2CG5G6mCO2H、-CH2CG5G6mPO32-、-CH2CG5G6mPO3H-、-CH2CG5G6mPO3H2から独立して選択される化学的部分であって、mが0、1、2または3であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、あるいはR5が、化学的部分-[CG7G8-CG7G9r-CG7G8-HjNR6R7]jであり、各G7が、-H、-CH3、-C2H5から独立して選択される化学的部分であり、各G8は、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-CO2H、-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であり、G9が、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-OH、-COH3、-CO2H、-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であって、rが0~4の範囲の整数値を有し、かつjが0または1であり、そして各R6およびR7が、-CH3、-C2H5、-CHCH32、-シクロヘキシル、-C2H4OH、-C2H4OCH3、-CH22-3NHCOCH3、-CH22-3NCH3COCH3、-CH21-3CONH2、-CH21-3CONHCH3、-CH21-3CONCH32、-CH2CG5G6mSO3-、-CH2CG5G6mCO2-、-CH2CG5G6mCO2H、-CH2CG5G6mPO32-、-CH2CG5G6mPO3H-、-CH2CG5G6mPO3H2から独立して選択される化学的部分であって、mが0、1、2または3であり;該化合物が該環状の化学的部分を含む場合、該環状の化学的部分が、a、b、c、d、e、fおよびgから選択される1つ以上であり:aR1およびR2、R3およびR4、R3およびR5、ならびに/またはR4およびR5の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CHOHCHOHCH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2CHOHCH2CH2-、-CH2CH2NCOG1CH2CH2-、-CH2CONG1CH2CH2-、-CH2CHOHCHOHCH2-、=CNG122、であり、bR1およびR3、R1およびR4、R1およびR5、R2およびR3、R2およびR4ならびに/またはR2およびR5の1つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G2g-であってnが0または1であり、gが2または3であり;cG1およびG3、G2およびG4、G1およびG4ならびに/またはG2およびG3の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G6q-であってqが整数値0~4であり、かつqおよびnの合計が整数値3~4であり、り、そしてq=0の場合、-CG1G60-は、該対が該一般式において結合する炭素原子間の炭素-炭素単結合であり;dG1およびG2、G3およびG4、ならびに/またはG5およびG6の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G6w-であってwが整数値4~5を有し;eR1およびG3、R1およびG4、R2およびG3、R2およびG4、R3およびG1、R3およびG2、R4およびG1、R4およびG2、R5およびG1、ならびに/またはR5およびG2の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G2s-であって、sが整数値1~3を有し、nが整数値0~2を有しかつsおよびnの合計が整数値2~3を有し;fR1およびG5、R1およびG6、R2およびG5、R2およびG6、R3およびG5、R3およびG6、R4およびG5、R4およびG6、R5およびG5、ならびに/またはR5およびG6の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G2v-であって、vが整数値0~3を有し、nが整数値1~4を有し、かつvおよびnの合計が整数値3~4を有し、そしてv=0の場合、-CG1G20-は、該対が該一般式において結合する炭素原子間の炭素-炭素単結合であり;そしてgR1およびG1、R1およびG2、R2およびG1、R2およびG2、R3およびG3、R3およびG4、R4およびG3、R4およびG4、R5およびG3、ならびに/またはR5およびG4の1つ以上の対が単一の化学的部分を形成し、該対が個々におよび独立して-CG1G2u-であって、uが整数値3~4を有し;CIが、必要に応じて電気的中性を維持する非干渉対イオンまたは非干渉対イオンの混合物であり、該アミン-第四級アンモニウム化合物上の電荷が、量jk-z1の値に等しく、zが、存在するR1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、G2、G4、G6、G8および/またはG9内に含まれる各-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-部分上の全ての負電荷の数値合計の絶対値に等しく、そしてdが、一価の対イオンについては│jk-z1│、二価の対イオンについては│jk-z1│/2、三価の対イオンについては│jk-z1│/3、四価の対イオンについては│jk-z1│/4に等しく、そしてz-j-k1の記号は、jz-k1がゼロの場合、dがゼロでありかつ個別の対イオンが存在しないことを除き、該対イオンの電荷を反映する。第二アミン窒素がなければすなわち、R5が化学的部分-[CG7G8-CG7G9r-CG7G8-HjNR6R7]jではない場合、上記式のjはゼロに等しい。上記アミン-第四級緩衝剤化合物、およびこれらの化合物の使用による組成物を緩衝剤調合する方法は、新規かつ予測外に広範なpH範囲の緩衝剤調合能力を、一貫した一連の緩衝剤調合化合物buffercompoundingcompoundに与える。本発明は、それにより、そのような汎用かつ広範囲の緩衝剤調合システムを提供するという長年にわたる問題、およびそのような緩衝剤調合能力の長年にわたる必要性への解決策を提供し、同時に一方で、生きている生物有機体への低毒性、低金属結合特性、および温度変化によって起こるpH変化への低感受性を提供し、かつ対象の物質と緩衝剤化合物との間に充分な化学相溶性を有し、このため、広範囲のpHにわたる緩衝を得るために使用される異なる緩衝剤化合物に伴う化学的差異から生じる多くの問題を回避する。本明細書中で使用されるように、緩衝剤、緩衝剤化合物への言及およびこの基本の基語を含む用語における用語緩衝剤の使用は、pH緩衝剤化合物のことをいう。本明細書中で使用されるように、用語非干渉は、緩衝剤化合物全体の電気的中性を達成するためにアミン-第四級アンモニウム緩衝剤化合物を提供された対イオンの記載に使用される場合、それが水性系にある場合に不溶性沈殿物の形成をもたらさない点で、対イオンが緩衝剤化合物全体の溶解性に干渉しないことを意味する。それはまた、溶液または混合物中で他の成分と望ましくない相互作用がないことをいう。本明細書中で使用されるように、用語化学結合は、任意の置換基を定義するために使用される場合、該置換基により接続された原子間の直接の共有結合をいう。用語炭素-炭素結合は、2つの炭素原子間の化学結合を意味する。本開示およびクレームの全体にわたって、開示された範囲および比率の数値限定が組み合わされ得、そして全ての間にある値は、その範囲の開示によって開示されているものとみなされる。本開示およびクレームの全体にわたって、基の任意のメンバーが、その基から削除され得る。本開示およびクレームの全体にわたって、種々の開示された要素の全ての可能な組み合わせが組み合わされ得、そして全てのそのような組み合わせが、本発明の範囲内に含まれるものとみなされる。別に特定しない限り、全ての温度が摂氏にて測定され、全てのプロセスが室温または外温にて行われ、全ての圧力が大気圧である。特に別に記載しない限り、あるa、あるan、および/またはそのtheへの言及は、1つまたは1より多くを含み得、そして単数での項目への言及はまた、複数での項目を含むことが理解されるべきである。本発明の特定の緩衝剤化合物は、特別な幾何学的または立体異性な形態で存在し得る。本発明は、本発明の範囲に含まれるように、シスおよびトランス異性体、それらのラセミ混合物を含むRおよびSdおよびl光学異性体、ジアステレオマーおよびそれらの他の混合物を含む、全てのそのような化合物を考慮する。さらなる非対称炭素原子が、アルキル基のような置換基に存在し得る。全てのそのような異性体、ならびにそれらの混合物は、本発明に含まれることが意図される。ヒドロキシド形態における、すなわち対イオンとしてOH-を有する本発明のカチオン緩衝剤化合物は特に有用である。ヒドロキシド形態における本発明の緩衝剤化合物は、それらの自身としては固有かつ有用な特性を有する。これらの緩衝剤化合物は、無機カチオンを含まず、そしてその結果、水および有機溶媒中の両方で、固有の化学的および物理的特性を有する強イオン性のヒドロキシドである。第四級アンモニウムヒドロキシドに関する重要な問題は、高いpHで脱アルキル化に対するそれらの安定性である。本明細書に開示される緩衝剤化合物のほとんどは、いくらかの高pH安定性水中で23°C、2日間におけるpH=14を有し、そして多くが、実質的な安定性、高pH安定性水中で23°C、3箇月間におけるpH=14を有する。一般に、そのような高いpHで、第四級窒素原子に結合するβ-ヒドロキシエチル基を有する化合物は最も安定性が悪く数時間から数日、第三級窒素原子に結合したβ-ヒドロキシエチル基を有するものも安定性が悪い数日から数週、そしてこれらの基を有しないものは最も安定性がよい数箇月。高pH安定性が問題でありかつカーボネートがヒドロキシドの受容可能な置換基である場合、カーボネートは、メタセシスまたはイオン交換法によって直接的に容易に調製され、あるいはヒドロキシド塩からCO2を使用してカーボネートに変換される。本明細書に記載のいくつかの両性イオン化合物は、対イオンを有しないものであり得る。本明細書に記載のカチオン緩衝剤化合物は、対アニオンを含まなければならず、そして本明細書に開示のアニオン緩衝剤化合物は、対カチオンを含まなければならない。固有の対アニオンまたは対カチオンは、全体として、緩衝剤に重要かつ有用な特性を与え得る。カチオン緩衝剤の合成の間、種々のアルキル化剤が使用されている。これにより、Cl-、Br-、I-、CH3OSO3-、CH3SO3-、CF3SO3-、p-CH3C6H4SO3-、CF3CO2-などの異なるアニオンを有する各種カチオン緩衝剤に導かれる。ヒドロキシド形態のカチオン緩衝剤が取得可能なことにより、上記アニオン、即ちNO3-、F-、HCO2-、CH3CO2-、SO42-、HSO4-、CO32-、HCO3-、PO43-、HPO42-、H2PO4-、CH3O2PO2-、CH3PO32-、HPO32-、CH3PO3H-、H2PO3-、H2PO2-、BOH4-およびメチル基が別の低アルキル基C1~C4で置換されている類似のアニオン、を含む特定の酸で緩衝剤ヒドロキシドを中和することによって、広範囲の緩衝剤化合物の合成が可能となる。強疎水性アニオンを含む別のクラスのカチオン緩衝剤は、CCl3CO2-、CBr3CO2-、BF4-、PF6-、ClO4-に相当する酸を使用して同様に調製される。なお、別のクラスのカチオン緩衝剤は、直鎖および分岐脂肪族および芳香族基R=C4~C18を含む脂溶性アニオンを含む。緩衝剤は、R=C4~C10の場合、イオン種またはイオン対種として、極性および非極性の有機溶媒中でより可溶性になる。さらに、R=C12~C18の場合、水中のミセル形成および界面活性剤特性が得られ得る。これらの化合物は、RCO2-、RSO3-、ROSO3-、ROPO32-、RO2PO2-、RPO32-を含む、塩を生成するそれらの酸から容易に調製される。いくつかの例では、有用なアニオンが不安定な酸と関連する。これら例では、NO2-、HSO3-、SO32-、S2O32-塩を形成するイオン交換法によって緩衝剤化合物が調製される。アニオン緩衝剤化合物はカチオン対イオンを含む。pHが充分酸性である場合、NaおよびKならびにある場合にはNH4が最も共通して使用される。特別な溶解特性が要求される場合、有機カチオンがしばしば許容可能である:第四級アンモニウム、二第四級アンモニウムdiquaternaryammonium、ホスホニウム、スルホニウム、スルホキソニウム塩が代表的な有機カチオンである。溶解性が許容しかつニーズが要求する場合、アルカリ土類カチオン、ランタニドカチオン、遷移金属カチオンおよび後遷移金属posttransitionmetalカチオンがアニオン緩衝剤のための許容可能な対イオンであり得る。カチオン緩衝剤のヒドロキシド塩-アニオン緩衝剤の酸形態:ヒドロキシド形態、すなわち対イオンとしてOH-を有するカチオン緩衝剤化合物が特に有用である。ある場合には、これらの化合物は、水または極性有機溶媒中のBaOH2、KOH、NaOH、Ag2Oを用いたメタセシス反応によって調製され得る。より好ましくは、これらの化合物は、水中での電気分解/電気透析または水もしくは極性有機溶媒中でのイオン交換法によって調製される。ヒドロキシド形態の緩衝剤は、それらの中またはそれ自体で固有かつ有用な特性を有する。無機カチオンを含まない強イオン性ヒドロキシドは、水および有機溶媒の両方中で固有の化学的および物理的特性を有する。ヒドロキシド塩の1つの重要な使用は、弱または強酸を使用した単純な中和反応による多くの異なる化合物の都合の良い調製である以下参照。アニオン緩衝剤の酸形態は、ユーザーが適切な無機ヒドロキシド、NaOH、KOH、NH4OHを使用することによって任意の所望の塩を作ることを可能にする。さらに、アニオン緩衝剤酸およびカチオン緩衝剤ヒドロキシドは、混合され得、無用の塩を生成することなく、混合緩衝系を形成する。緩衝アニオンと組みあわせた緩衝カチオン本発明の別の実施形態による緩衝剤化合物の非常に有用かつ固有の特性は、カチオン緩衝剤化合物とアニオン緩衝剤化合物との組み合わせであり、これは、特に本発明の実施形態によるアニオン緩衝剤化合物および従来のアニオン緩衝剤化合物を含む。その結果、都合のよい濃度で広範囲の緩衝能力を有する、有用な緩衝剤の組み合わせが得られる。いくつかの適用において、カチオン緩衝剤は、不活性、非反応性のアニオンを要する。しかしながら、他の適用において、緩衝アニオンは完全に許容可能である。本明細書に記載されるほとんどのカチオン緩衝剤は、水性溶媒中で許容可能な溶解特性を有する塩を形成する多くの緩衝アニオンと相溶性がある。これはまた、ホルメート、アセテート、ビカーボネート、ヒドロジェンホスフェート、ジヒドロジェンホスフェートおよびボラートを含む。これはまた、本明細書に記載されるタイプのアミノアルカンスルホン酸およびアニオン緩衝剤を含む、広範囲の共通に使用されるアニオン緩衝剤も含む。記載するように、1つの実施形態では、カチオン緩衝剤およびアニオン緩衝剤各々本発明の範囲内は、使用のために混合され得、かなり広範囲のpHにわたる緩衝が得られる。本明細書ですべて挙げることができない種々の変化する濃度比率を有する多くの有用な組み合わせがある。ヒドロキシド型のカチオン緩衝剤および酸性プロトン化された型でのアニオン緩衝剤の利用可能性は、これが存在するとより高いイオン強度、より高い導電性およびより高い浸透圧を導き得る無用な塩例えば、NaClを生成せずに、多くの緩衝の組み合わせを作ることを可能にする。pKa値が約1から約2logK単位離れて間隔を空けたカチオンおよびアニオン緩衝剤の変化する組み合わせを選択し得る。最初に、およそ等濃度が選択される。もちろん、必要とされ得るとき、さらなる酸例えば、HCl、塩基例えば、NaOHおよび塩例えば、NaClが添加され得る。多くの有用な第2、第3およびずっと高い組み合わせが可能である。アニオンおよびカチオン緩衝剤の両方の数例が、説明のために与えられており、カチオン緩衝剤の任意の1つがアニオン緩衝剤の1つと組み合わされ得、そのような緩衝範囲の制御を提供する。周知の緩衝剤MOPSO、MOPS、CHES、MES、TES、HEPESに関しては、化学構造および略語の標準編集物を参考のこと。本明細書に記載される新しいカチオン緩衝剤に関しては、本明細書の終わり付近の典型的な構造式および略号を参照のこと。有用な生理的緩衝剤化合物の重要な特性は、低金属結合特性を有することである。本発明のほとんどの実施形態による緩衝剤化合物は、金属結合錯体形成作用がほとんどないか、あるいは全くない。酢酸塩およびリン酸塩のようなほとんどのアニオン緩衝剤が金属アルカリ土類金属および遷移金属にある程度結合する一方、これは、カチオン、アミンベースの緩衝剤においてはほとんど問題とならない。そのような緩衝剤は、カルシウムおよびマグネシウムならびに他のアルカリ土類金属と親和性がない。アンモニアは、いくつかの遷移金属のための良好なリガンドであり得る一方、第三級アミン、特により大きなアルキル基エチルおよびそれより大きいを含む第三級アミンは、ずっと弱く結合する。特にいくつかの通常のジアミン、α-アミノカルボン酸、α-アミノリン酸および関連の化合物に関して金属キレート化が問題であり得る一方、本明細書中に記載されるアミン-クワット緩衝剤に関して、このことは正しくない。なぜなら、二第三級アミンの2つの窒素原子の1つが四級化されており、それによりアミン窒素原子の一つが第四級窒素原子によって置換されるため、である。キレート化が解消されるだけではなく、隣接する正電荷もまた、残存の第三級窒素への金属の結合を強く妨げる。通常温和であるが、一般の緩衝剤例えば、TRIS、HEPES、MOPSOおよびトリエタノールアミンにてしばしば見られる。そこに含まれるエタノールアミン基2-ヒドロキシエチルアミノは、ある環境下で水性溶媒中の遷移金属カチオン例えば、Cu2、Zn2に結合し得る。2-ヒドロキシエチル基は、水溶解性および生物相溶性を向上させ、そしてそれらはまた結合アミンのpKa値を低下させる。しかしながら、これらの基は、高いpHにて、弱い金属結合および化学的安定性の低下を時には導く。しかしながら、本発明において、2-メトキシエチル基はまた、水性溶解能を高めかつアミンのpKaに同様の効果を有するが、金属と全く結合せず、そして高いpHに安定である。本発明において、第四級窒素原子に結合するホスホノメチル基およびカルボキシメチル基は、金属結合を向上させ得るが、この向上はこれらの基が第四級アンモニウム窒素原子に結合する場合、金属結合常に向上させるわけではない。生理的緩衝剤の別の有用な特性は、ヒト、動物および微生物への低毒性であり、かつ細胞生育抑制がないことである。本発明の実施形態による緩衝剤化合物は、動物および微生物に対してほとんどまたは全く毒性を示さず、かつそのような系において、ほとんどまたはまったく生育阻害を示さない。微生物のための従来の生育培地および発酵培地は、通常、アニオンタイプの天然および添加の緩衝剤化合物を含む。ミリスチルベンジルジメチルアンモニウムクロライドのような、特定のカチオン界面活性剤が静菌性および殺菌特性を有することが知られる。本発明の実施形態による緩衝剤化合物は、微生物生育アッセイにて試験されたとき、実質的に生育阻害を示さない。以下により詳細に説明されるように、4つの異なる一般的な微生物に関して、最適化された生育条件温度、時間、培地、pH下、本発明による5つのカチオン緩衝剤全ての5つのカチオン緩衝剤の濃度を変化させる、および3つの標準中性/アニオン緩衝剤TRIS、MES、TESを用いて、用量反応、生育阻害研究を行ったところ、急性毒性の証拠は観察されず、そして100mM以下の緩衝剤濃度で、カチオン緩衝剤は生育阻害を示さない。200~500mMで、標準緩衝剤を含む全ての緩衝剤が、いくらかの生育阻害を示す以下参照。このように、本発明によるこれらの緩衝剤は、微生物への低毒性を示す。本発明による緩衝剤化合物と、使用される生育培地との間の相溶性の問題沈殿物、無着色、無臭は、滅菌前または後においては観察されないことがいえる。上記要約にて記載したように、種々の実施形態にて、本発明は、プロトン化または非プロトン化アミン-第四級アンモニウム化合物、および化学的または生物学的組成物を緩衝する方法に関する。この方法は、少なくとも1種のプロトン化または非プロトン化アミン-第四級アンモニウム化合物の有効な緩衝量を組成物に添加する工程を含み、該アミン-第四級アンモニウム緩衝剤化合物は一般式を有し:ここで、変数は上で定義したとおりであり、かつ以下にさらに説明される。2つの窒素原子を分離する炭素原子の数を決定する際に、nは、0~4の範囲の整数値を有する。このため、一第四級化monoquaternizedN含有分子は、1,2-エチレンジアミン構造nは0、1,3-プロパンジアミン構造nは1、1,4-ブタンジアミン構造nは2、1,5-ペンタンジアミン構造nは3または1,6-ヘキサジアミン構造nは4各々の場合において、アミンの1つは四級であるを有する。もし2つより少ない炭素原子が窒素原子同士を隔てるとき1つは四級化される、残り第三級窒素原子のpKaは、有用な値の範囲外となり、かつ化学的安定性が低下する加水分解。もし、6つより少ない炭素原子が窒素原子同士を隔てるとき、pKaはほとんど変化せず分子量が過度に大きくなる。序文で述べたように、緩衝剤化合物はプロトン化または非プロトン化され得る。つまり、kまたはjが0である場合、緩衝剤化合物の第三級窒素原子は非プロトン化され、そしてkまたはjあるいはその両方が1の場合、緩衝剤化合物の第三級窒素原子がプロトン化される。もちろん認識され得るように、種々のGおよび/またはR基は、同様にプロトン化または非プロトン化した状態であり得る。しかしながら、現在開示されかつ請求の範囲に記載された緩衝剤化合物は、プロトン化または非プロトン化されるように規定され得、この規定は、第三級例えば、アミン窒素原子の状態、およびプロトン化されていることをいう。一般に化学において、アミンのような非プロトン化化合物は、プロトン化されると、非プロトン化化合物であった場合よりも新しくかつ異なる化合物であると考えられることを銘記すべきである。例えば、プロトン化および非プロトン化アミン化合物は、一般に異なるCASケミカルアブストラクツ番号を有する。本発明による緩衝剤化合物において、各G1、G3およびG5は、-H、-CH3、-C2H5から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素である。本発明者らは、本発明による最も汎用かつ有用な緩衝剤化合物は、各G1、G3およびG5が比較的小さな基、水素、メチルまたはエチルである化合物であることを発見した。より大きな有機基例えば、プロピルまたはブチルが使用され得ることが可能である一方、有機基の長さまたはサイズは、より小さな基を越えて増加するので、緩衝剤化合物の有用性は、分子量が増加するにつれて低下する。本発明による緩衝剤化合物において、化合物中に存在する各G2およびG4基は、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-CO2H,-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であり、または環状の化学的部分の構成要素である。本発明者らは、この置換基に、広範囲の変動性を与えることによって、緩衝剤化合物の緩衝特性に悪影響が得られ得ることを発見している。1つ以上の-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-CO2H,-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-基を導入することによって、その化合物の緩衝剤調合特性が正確に調整されかつ制御される。G2およびG4の上記定義により、該化合物中のいくつかのG2およびG4が、-CH2OH、-CO2H、-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-基のうちの1つまたは混合物である可能性を与え、その一方で、該化合物中の他のG2およびG4基が、-H、-CH3および-C2H5基のうちの1つまたは混合物である可能性を与える。本発明による緩衝剤化合物において、該化合物中に存在する各G6基は、-H、-OH、-CH3、-OCH3、-CH2OH、-C2H5、-CO2H,-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分である。本発明者らは、この置換基に、広範囲の変動性を与えることにより、緩衝剤化合物の緩衝特性に劇的な影響が得られ得ることを発見した。1またはそれ以上の-H、-OH、-CH3、-OCH3、-CH2OH、-C2H5、-CO2H,-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-基を導入することによって、その化合物の緩衝剤調合特性がより精密に調整され制御される。上記変動と、nの値と組み合わせることによって、分子中のG6基の数が0から4までの範囲となり得、そしてその結果、もし存在する場合は、-H、-CH3、-C2H5以外の基の数が制御され得る。G6の上記定義により化合物中のいくつかのG6基の他の基は、-OH、-CH2OH、-OCH3、-CO2H、-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-基のうちの1つまたは混合物である一方、化合物中のG6基の他の基は、-H、-CH3、-C2H5基のうちの1つまたは混合物である可能性が与えられる。本発明による緩衝剤化合物において、各R1、R2、R3、R4およびR5基は、多様な化合物を生成するために独立して選択され、それは、非環状構造、炭素環、複素環、および二環状構造を含む構造、ならびにこれらのバリエーションを形成する際以外には使用されないR1、R2、R3、R4およびR5基のいずれかについての付加的な官能基の導入を含む構造の1つ以上の組み合わせを含み;そしてまた上記いずれかの組み合わせを含む。以下の開示は、種々の選択肢およびその選択肢の組み合わせをカバーし、これらの全ては、pHの全範囲にわたって非常に広範囲の緩衝剤調合特性を得るために適切に選択され得、そして、本発明の要約にて上記記載の特定の利益のいくつかまたは全てを含む。本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、各R1、R2、R3、R4およびR5は、-CH3、-C2H5、-CHCH32、-シクロヘキシル、-C2H4OH、-C2H4OCH3、-CH22-3NHCOCH3、-CH22-3NCH3COCH3、-CH21-3CONH2、-CH21-3CONHCH3、-CH21-3CONCH32、-CH2CG5G6mSO3-、-CH2CG5G6mCO2-、-CH2CG5G6mCO2H、-CH2CG5G6mPO32-、-CH2CG5G6mPO3H-、-CH2CG5G6mPO3H2、から独立して選択される化学的部分であって、mが0、1、2または3であり、または環状の化学的部分の構成要素であり、あるいはR5は、化学的部分-[CG7G8-CG7G9r-CG7G8-HjNR6R7]jであり、各G7は、-H、-CH3、-C2H5から独立して選択される化学的部分であり、各G8は、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-CO2H,-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であり、G9は、-H、-CH3、-CH2OH、-C2H5、-OH、-COH3、-CO2H、-SO3H、-PO3H2、-CO2-、-SO3-、-PO3H-、および-PO32-から独立して選択される化学的部分であって、rが0~4の範囲の整数値を有し、そしてjが0または1であり、そして各R6およびR7は、-CH3、-C2H5、-CHCH32、-シクロヘキシル、-C2H4OH、-C2H4OCH3、-CH22-3NHCOCH3、-CH22-3NCH3COCH3、-CH21-3CONH2、-CH21-3CONHCH3、-CH21-3CONCH32、-CH2CG5G6mSO3-、-CH2CG5G6mCO2-、-CH2CG5G6mCO2H、-CH2CG5G6mPO32-、-CH2CG5G6mPO3H-、-CH2CG5G6mPO3H2から独立して選択される化学的部分であり、mが0、1、2または3である。上記において、G5およびG6基は、他のG基の一般的な定義において、上記のように定義される。本明細書で定義されるように、上記R1、R2、R3、R4およびR5についての上記置換基は、独立して選択され得、そして、次のR1、R2、R3、R4およびR5ならびにG1、G2、G3、G4、G5およびG6基の組み合わせのいずれとも組み合わされ得る。上記実施形態による緩衝剤化合物の例には、後述に示すような構造が含まれる。上で述べたように、いくつかの実施形態では、種々の置換基GおよびRが、環状の化学的部分中に結合され得る。以下には、本発明の範囲内の種々の環状の化学的部分を記載する。アミン-第四級アンモニウム緩衝剤化合物が環状の化学的部分を含む実施形態では、環状の化学的部分が、a、b、c、d、e、fおよびgから選択される1つ以上である。環状基a:本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、aR1、R2、R3R4、およびR5の1つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し、対R1/R2および/または対R3/R4および/または対R3/R5および/または対R4/R5が、個々におよび独立して-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CHOHCHOHCH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2OCH2CH2-、-CH2CH2CHOHCH2CH2-、-CH2CH2NCOG1CH2CH2-、-CH2CONG1CH2CH2-、-CH2CHOHCHOHCH2-、=CNG122、である。そのため、これらの実施形態によれば、対R1/R2および/または対R3/R4および/または対R3/R5および/または対R4/R5が、個々におよび独立して、N含有複素環、モルホリニウム環、またはグアニジニウム基を形成する。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、一方または両方の非第四級化窒素原子または第四級化窒素原子が、環構造の一部になり得、あるいはグアニジニウム部分の一部であり得る。これらの実施形態の緩衝剤化合物において、R1、R2、R3、R4およびR5についての残りの置換基は、独立に選択され得、かつR1、R2、R3、R4およびR5ならびにG1、G2、G3、G4、G5およびG6基の上記定義のいずれかと組み合わされ得る。上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は以下を含み、その一般式において、対R1/R2の非プロトン化フラグメントについては、ここに記載のアミン-第四級アンモニウム化合物についてである:対R1/R2は、以下に例示の基を形成し得、かつアミン-第四級アンモニウム化合物の残りは、残りの組み合わせのいずれかに記載されるようであり得る:本明細書の他の箇所に記載のように、上記例示の基の非プロトン化アミン窒素がプロトン化され得ることも認識される。上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は以下を含み、その一般式において、四級フラグメントについては、ここに記載のアミン-第四級アンモニウム化合物についてである:対R3/R4または、等価に、R3/R5またはR4/R5によって形成される対は、以下に例示の基を形成するために結合され得、かつアミン-第四級アンモニウム化合物の残りは、残りの組み合わせのいずれかに記載されるようであり得る:上記対の記載によるいくつかの実施形態では、対R1/R2と、対R3/R4またはR3/R4もしくはR3/R4のうちの1つと、の両方が化学的部分を形成し得、これは、両対が同じ緩衝剤化合物中に存在するように形成され得る。そのため、これらの実施形態によれば、対R1/R2と、対R3/R4、またはR3/R5もしくはR4/R5のうちの1つとの両方が個別におよび独立して多環のN含有複素環を形成し得る。そして、2つの対のうちの1つもしくは両方がグアニジン部分を形成し得、そして1つの対がグアニジニウム基を形成する場合、他の対は上記環状基のいずれかを形成し得る。対R1/R2、R3/R4、R3/R5、およびR4/R4の上記実施形態の全てにおいて、アミン-第四級アンモニウム化合物の残余は、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得るすなわち、対を形成していない任意のR1、R2、R3、R4およびR5ならびにG1、G2、G3、G4、G5およびG6基の各々、および他の変数が、本明細書に定義されるように、適切に選択され得る。環状基b:本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、R1、R2、R3、R4およびR5の1つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し得る。これは、結合基として採用されるR1/R3、R1/R4、R1/R5、R2/R3、R2/R4またはR2/R5の1つ以上が、個々におよび独立して-CG1G2g-gは2または3であり、そしてnは0または1であるであるように形成される。このため、これらに実施形態によれば、結合された1つ以上の対が、分子の残りとともに、六員環g=2、n=0または七員環g=2、n=1またはg=3、n=0、あるいは八員環g=3、n=1を形成する。これらは、こうして形成された単数または複数の環に非第四級窒素原子および第四級窒素原子を含む。さらに、1つの実施形態では、結合R1/R3および結合R2/R4または結合R1/R4および結合R2/R3基が-CG1G2g-である場合、六、七または八員環を含み得る二環状緩衝剤化合物が形成される。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、両窒素原子が環に含まれる。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、R1、R2、R3、R4およびR5についての残りの置換基が、独立に選択され、そして、R1、R2、R3、R4およびR5ならびにG1、G2、G3、G4、G5およびG6基の上記定義のいずれかと組み合わされ得る。上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、以下を含む:上記実施形態による例示の二環の緩衝剤化合物は、以下の構造を含む:R1/R3、R1/R4、R1/R5、R2/R3、R2/R4またはR2/R5の対の上記実施形態の全てにおいて、アミン-第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得るすなわち、本明細書に定義されるように、対を形成していない任意のR1、R2、R3、R4およびR5ならびにG1、G2、G3、G4、G5およびG6基の各々、および他の変数が適切に選択され得る。環状基c:本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、一対として採用されるG1およびG3、G2およびG4、G1およびG4またはG2およびG3から選択される一対が、単一の化学的部分-CG1G6q-を形成し得る。ここで、qは整数値0~4を有し、nは一般式にて上記に定義したようであり、そして、qおよびnの合計が整数値3または4を有し、そしてq=0の場合、-CG1G6q-は、炭素-炭素単結合であり得る。これらの実施形態にて形成される構造は、五員環qn=3または六員環qn=4炭素環であり得る。観察され得るように、n=0の場合、-CG1G6q-基は、炭素-炭素単結合となり、2つの窒素原子は、2つの炭素原子によって隔てられ、そしてn=1の場合、2つの窒素原子は、3つの炭素原子によって隔てられ得る。G6基の数は3または4であり得、qnの合計に等しい。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、R1、R2、R3、R4およびR5の置換基が、独立に選択され、かつ残りのG1、G2、G3、G4、G5およびG6基のいずれかと組み合わされ得る。-CG1G6q-基のG1およびG6基は、G1およびG6基において上に上述したように、独立して定義される。上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、G1およびG3、G2およびG4、G1およびG4またはG2およびG3が上述のように採用されるとき、以下の六員環を含み:そして以下の五員環を含む:G1およびG3、G2およびG4、G1およびG4またはG2およびG3対の上記実施形態の全てにおいて、アミン-第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得るすなわち、対を形成していない任意のR1、R2、R3、R4およびR5ならびに対を形成していないG1、G2、G3、G4、G5およびG6基、および他の変数が、本明細書に定義されるように適切に選択され得る。環状基d:本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、G1およびG2、G3およびG4、および/またはG5およびG6の1つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し得、これは、対が個々におよび独立して、wが4~5の整数値を有する-CG1G6w-であるように形成される。観察され得るように、これらの実施形態にて形成される構造は、アミン窒素および第四級窒素がこのような形成環のメンバーではない五または六員炭素環であるが、どちらか一方の窒素原子が別の環のメンバーであり得る。これは、アミン-第四級アンモニウム緩衝剤化合物における上記一般式の変数の定義に依存する。観察され得るように、G5およびG6の対では、nが1以上でなければならず、そしてnが1より大きければ、多数の-CG1G6w-環を有する可能性が生じる。一つの実施形態では、nが2以上の場合、全ての-CG5G6n-基の全てまたはそれより少ない数の基が-CG1G6w-環から生じ得る。上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、記載のようにG1およびG2、G3およびG4、またはG5およびG6が一対として採用される場合、以下の五員w=4および六員w=5環を含む:G1およびG2、G3およびG4、ならびに/またはG5およびG6の対の上記実施形態の全てにおいて、アミン-第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得るすなわち、本明細書に定義されるように、対を形成していない任意のR1、R2、R3、R4およびR5ならびにG1、G2、G3、G4、G5およびG6基、および他の変数が適切に選択され得る。環状基e:本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、R1およびG3、R1およびG4、R2およびG3、R2およびG4、R3およびG1、R3およびG2、R4およびG1、R4およびG2、R5およびG1、ならびに/またはR5およびG2の1つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し得、これは、該対が、個々におよび独立して、sが1~3の整数値を有し、nが0~2の整数値を有し、およびsおよびnの合計が2~3の整数値を有する-CG1G2S-であるように形成される。これらの実施形態では、一般式および種々の他の実施形態についてnの範囲が、0~4よりむしろ0~2に限定される。これらの実施形態で形成される構造は、五員sn=2または六員sn=3の窒素含有複素環であり、非第四級窒素原子または第四級窒素原子のいずれか一方のみが任意の所定の環内にあり得る。すなわち、環状基eの実施形態によれば、非第四級窒素原子および第四級窒素原子の両方が同じ環内にある実施形態がない。いくつかの実施形態では、2つの基例えば、R1/G3およびR3/G1の両方のそれぞれからの一対が-CG1G2S-基であるとき、二環状構造が形成され得、その場合は、環が五、六または七員であり得、sおよびnの値の選択に依存する。観察され得るように、n=0の場合、2つの窒素原子が最小限2つの炭素原子によって隔てられ、かつ分子がG6基を含まず、そしてn=1の場合、2つの窒素原子が最小限3つの炭素原子によって隔てられ、かつ分子がG6基を含む。これらの実施形態による緩衝剤化合物において、残余のR1、R2、R3、R4およびR5の置換基が、独立に選択され、かつ残余のG1、G2、G3、G4、G5、およびG6基についての上記独立した定義のいずれかと組み合わされ得る。-CG1G2s-基のG1およびG2基が、上述のG1、G2、G3、G4およびG5基の全てについて記載したように独立して定義され得る。上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、R1およびG3、R1およびG4、R2およびG3、R2およびG4の1つが、一対として採用され、そして対が-CG1G2S-であるような化学的部分を形成する場合、以下を含む:上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、R3およびG1、R3およびG2、R4およびG1、またはR4およびG2の1つが、一対として採用され、そして対が-CG1G2S-であるような化学的部分を形成する場合、以下を含む:R1およびG3、R1およびG4、R2およびG3、R2およびG4、ならびに/またはR3およびG1、R3およびG2、R4およびG1、R4およびG2、R5およびG1、またはR5およびG2の対の上述の実施形態の全てにおいて、アミン-第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得るすなわち、本明細書に定義されるように、対を形成していないR1、R2、R3、R4およびR5ならびにG1、G2、G3、G4、G5およびG6基、および他の変数が適切に選択され得る。環状基f:本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、R1およびG5、R1およびG6、R2およびG5、R2およびG6、R3およびG5、R3およびG6、R4およびG5、R4およびG6、R5およびG5、ならびに/またはR5およびG6の1つ以上の対が、単一の化学的部分を形成する。これは、該対が、個々におよび独立して、vが整数値0~3を有し、nが整数値1~4を有し、ならびにvおよびnの合計が整数値3~4を有する-CG1G2V-であり、そしてv=0の場合、-CG1G20-が単一の炭素-炭素結合であるように形成される。これらの実施形態にて形成される構造は、五員、六員またはより大きな窒素含有複素環であり、非第四級窒素原子または第四級窒素原子の一方のみが任意の所定の環内にあり得る。すなわち、環式基eの実施形態によると、非第四級窒素原子および第四級窒素原子の両方が同じ環内にある実施形態はない。上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、R1およびG5、R1およびG6、R2およびG5、R2およびG6の1つが、一対として採用され、かつ化学的部分を形成し、この対が、R1R2を含む対について同様を含む対の-CG1G2V-基である場合、以下の構造を有する化合物を含む:上記のこれらの特定の構造式から明らかであるように、これらの実施形態では、第三級窒素原子が環内にあり、かつ第四級窒素が環に結合する側鎖上にある。上記実施形態による例示の緩衝剤化合物は、R3およびG5、R3およびG6、R4およびG5、R4およびG6、R5およびG5、ならびに/またはR5およびG6の1つが、一対として採用され、そして該対が-CG1G2z-基であるように、化学的部分を形成する。そして、それは以下を含む:R1およびG5、R1およびG6、R2およびG5、R2およびG6、R3およびG5、R3およびG6、R4およびG5、R4およびG6、R5およびG5、ならびに/またはR5およびG6の対の上記実施形態の全てにおいて、アミン-第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得るすなわち、本明細書に定義されるように、対を形成していない任意のR1、R2、R3、R4およびR5ならびにG1、G2、G3、G4、G5およびG6基の各々、および他の変数が適切に選択され得る。環状基g:本発明による緩衝剤化合物において、いくつかの実施形態では、R1およびG1、R1およびG2、R2およびG1、R2およびG2、R3およびG3、R3およびG4、R4およびG3、R4およびG4、R5およびG3、ならびに/またはR5およびG4の1つ以上の対が、単一の化学的部分を形成し、これは、該対が、個々におよび独立して、uが整数値3~4を有し、そしてnが整数値0~4を有する-CG1G2u-である:R1およびG1、R1およびG2、R2およびG1、R2およびG2、R3およびG3、R3およびG4、R4およびG3、R4およびG4、R5およびG3、ならびに/またはR5およびG4の対の上記実施形態の全てにおいて、アミン-第四級アンモニウム化合物の残余が、本明細書の他の箇所に記載されるようであり得るすなわち、対を形成していない任意のR1、R2、R3、R4およびR5ならびにG1、G2、G3、G4、G5およびG6基の各々、および他の変数が、本明細書に定義されるように、適切に選択され得る。アミン-第四級アンモニウム化合物は、定義によって、第四級窒素原子上に正電荷を有する。この正電荷は、負に荷電した化学的部分によって均衡され、全体として化合物における電気的中性を得る。本明細書で使用されるように、用語電気的中性とは、化学的な化合物が正味ゼロの電荷を有しなければならず、かつそのような正味ゼロ荷電を有する化合物が電気的中性であるという当該技術分野において認識される原理をいう。このように、アミン-第四級アンモニウム化合物は、全体として電気的中性を有しなければならない。そのような電気的中性を得るために、化合物全体のアミン-第四級アンモニウム部分上の正味電荷が何であっても、ゼロ正味電荷例えば、両性イオンのように内部で電気的中性であるか、または本明細書で定義されたCICounter-ion対イオンと関連していずれかでなければならず、これにより化合物全体においてのアミン-第四級アンモニウム部分上の非ゼロ正味電荷を平衡させる。理解され得るように、アミン-第四級アンモニウム部分は、荷電した置換基の数およびタイプすなわち、アミン窒素原子のプロトン化または非プロトン化に依存して、正味正または正味負の電荷を有するため、アニオン置換基の数、およびこれらのアニオン置換基が、アミン-第四級アンモニウム化合物のpKaにてプロトン化される。したがって、本発明によれば、CIは、必要に応じて、アミン-第四級アンモニウムが非干渉対イオンまたは対イオンの混合物であり、化合物全体の電気的中性を維持する。上記のように、アミン-第四級アンモニウム化合物上の正味電荷全体が、jk-z1の量の値に等しい。ここで、上記規定のように、zは、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、G2、G4、G6、G8、G9内に含まれる各カルボン酸塩、スルホン酸塩およびリン酸塩部分上の全ての負電荷の数値合計の絶対値に等しく、かつjおよびkが非プロトン化化合物において0であり、そしてjおよびkが完全なプロトン化化合物において1である。CI基の数は、上記一般式中にdと示される。本発明によれば、dは│jk-z1│すなわち、一価の対イオンについては量jk-z1の絶対値、二価の対イオンについては│jk-z1│/2、三価の対イオンについては│jk-z1│/3、四価の対イオンについては│jk-z1│/4に等しい。量z-j-k-1の記号すなわち、または-が対イオン上の電荷を反映し、それは、z-j-k-1が負またはマイナス-の場合、CIがアニオンであり、そしてz-j-k-1が正またはプラスの場合、CIはカチオンであり、そしてz-j-k-1がゼロの場合、dはゼロであり対イオンCIがないことを意味する。1つの実施形態では、CIは、Cl-、Br-、I-、OH-、F-、OCH3-、HCO2-、CH3CO2-、CF3CO2-、NO3-、ClO4-、BF4-、PF6-、HSO4-、HCO3-、H2PO4-、CH3OCO2-、CH3OSO3-、CH3SO3-、CF3SO3-、H2PO3-、CH3PO3H-、HPO32-、CH3PO32-、CO32-,SO42-、HPO42-およびPO43-から選択される非干渉アニオンまたは非干渉アニオンの混合物である。1つの実施形態では、CIは、Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、Ag、Tl、Mg2、Ca2、Sr2、Ba2、VO2、Mn2、Fe2、Co2、Ni2、Cu2、Zn2、Cd2、Hg2、Eu2、UO22、Pb2、Al3、Ga3、Sc3、Y3、BiO、La3、Ce3、Pr3、Nd3、Sm3、Eu3、Gd3、Tb3、Dy3、Ho3、Er3、Tm3、Yb3、Lu3およびTh4から選択される非干渉カチオンまたは非干渉カチオンの混合物である。1つの実施形態では、CIは:プロトン化第一アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、プロトン化第二アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、プロトン化第三アルキルまたはヒドロキシアルキルアミン、脱プロトン化アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルまたはヒドロキシアルキレンジアミン、第四級アルキルまたはヒドロキシアルキルアンモニウム化合物、アルキルまたはヒドロキシアルキルスルホニウム化合物、アルキルまたはヒドロキシアルキルスルホキソニウム化合物、第四級アルキルまたはヒドロキシアルキルホスホニウム化合物および二第四級アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルまたはヒドロキシアルキレンアンモニウム化合物から選択される非干渉カチオンまたは非干渉カチオンの混合物であって、上記アルキル、アルキレン、ヒドロキシアルキルおよびヒドロキシアルキレン基は、1から3つの炭素原子を含み、そして上記カチオンまたはカチオンの混合物は、本明細書に定義されるような第四級アンモニウム緩衝剤化合物ではない。1つの実施形態では、CIは、1~13の範囲のpKa値を有する、非干渉緩衝アニオン、非干渉緩衝アニオンの混合物、非干渉緩衝カチオンまたは非干渉緩衝カチオンの混合物であり、そして、CIは、本明細書に定義されるようなアミン-第四級アンモニウム化合物ではない。1つの実施形態では、CIは、1~13の範囲のpKa値を有する、非干渉緩衝アニオン、非干渉緩衝アニオンの混合物、非干渉緩衝カチオンまたは非干渉緩衝カチオンの混合物であり、そして、CIは、本明細書に定義されるようにアミン-第四級アンモニウム化合物であり、そして、緩衝剤化合物全体に電気的中性を付与する電荷を有する。本明細書に開示のアミン-第四級アンモニウム化合物が、同じ原子連結性を有する多数の異なる異性体を形成することが可能であることは当業者に容易に明らかである。それゆえ、本開示は、本明細書に開示の種々の置換基によって形成され得る、各ジアステレオマー異性体、各シス/トランス異性体および各エナンチオマー異性体を包含する。述べたように、一つの実施形態において、本発明は、化学的または生物学的組成物を緩衝する方法に関し、この方法は、上記定義のアミン-第四級アンモニウム化合物の少なくとも一つの有効な緩衝量を組成物に添加する工程を包含し、ここでアミン窒素原子はプロトン化または非プロトン化であり得る。上記定義のアミン-第四級アンモニウム化合物は、水中および生物学的組成物のような水性系中、ならびに水性水ベースまたは非水性極性有機溶媒である化学的組成物中で可溶である。当該技術分野で知られおよび理解されるように、本明細書に開示の緩衝剤化合物組成物を使用することによって、化合物は、任意の他の緩衝剤化合物と実質的に同じ方法で使用され得る。pKaの温度依存性:緩衝剤化合物は、異なる温度典型的には5~45°Cの範囲でしばしば使用される。このため、温度が変化するときのpHのシフトが小さいため温度によるpKa変化が小さい、緩衝剤を有することが望ましい。類似のシステムに基づき、本明細書に記載の緩衝剤は、2.5から6.0Kcal/モルの範囲での解離のΔHで、より高い温度にて僅かにより酸性より低いpKaになり得ることが期待される。これは、温度において15°Cの増加20°Cから35°Cあたり0.09から0.22logKa単位の減少に相当する。統計効果:緩衝剤化合物を設計する際に、a内因性プロトン親和性およびb選択的溶媒効果の通常の問題に加えて、統計効果が考慮されなければならない。これは、以下の一連のプロトン化ポリアミン化合物において説明される。所定の分子において、酸性側が化学的に同一、またはシンメトリーによって関連するため、アンモニウムpKa値aは本質的に同じであり;そして、アミン基が7つの炭素原子によって隔てられるため、bアミン基は互いに本質的に隔てられている相互作用<0.2logKa単位。しかしながら、a多数のアンモニウム部分が化学的に異なり、偶発的にまだ同じである非常に近いpKa値場合、そしてbアンモニウム部分が特に近く、そのため化学的に結合され得る場合、これらの総計効果はなお機能している。上記で与えられた例において、Kは、原型のアルキルジメチルアンモニウムイオンの酸解離定数である。このため、他のファクターに加えて、統計効果は単独で、測定pKa値を0.5~1logKa単位以上だけ多塩基のポリアンモニウムイオンを遠ざける。二アンモニウムイオンの場合、二つのpKa値が約0.6logKa単位離れ得、そして、2つのアンモニウム基が互いに空間的に近くにある場合、それらが相互作用し始めるにつれて、2つの値はさらに離れ得る。二アンモニウムイオンについては、2つの内因性プロトン親和性が全く同じである場合、統計的なファクターは最大化される。この場合、内因性プロトン親和性が離れるにつれて、統計効果が減少し、そして2つの内因性プロトン親和性が2logKa単位以上だけ異なる場合、統計効果は無視され得る。本発明における緩衝剤設計方針アミン-第四級アンモニウムpH緩衝剤化合物の設計における主なコンセプトが以下に記載される。アミン基もまた含む分子中の第四級アンモニウムクワット基の存在は、水性溶媒および極性非水性溶媒中で測定されるように、アミンのpKa値を低下させ得る。変化の原因および規模は充分には理解されていないが、他の理論的な考慮に関わらず、最終結果は予想可能でありかつ緩衝剤設計に有用である。作用している効果は、1空間を通した正電荷の静電気的効果、2クワット基における結合を通した電子求引性効果および3プロトン化アミンに関連する遊離アミンの溶媒和の変化であると考えられる。記載された全てのこの3つの効果は、一般的に、対象の分子中での観測pKaのいくつかの低下を導き得る。トリメチルアミンpKa=9.8およびペンタメチルグアニジンpKa=13.8は、原型のアミンとして本明細書中にて使用される。pKaにおける低下量は、1クワット基の数、2アミンからのクワット基の距離および3互いに、より固定化された位置に、クワット基およびアミンを保持する、分子の剛性に依存する。これらの原理の適用は、メチルアミンについて以下に示される。所定の近似の数は、適度なイオン強度μ=0.1での25°Cの水においてトリメチルアミンの誘導体に主に適用する。同様の傾向は、ペンタ置換グアニジンに適用するが、イミノ窒素上の単一の近位クワット基の効果の規模はそれほど大きくない。理論によって拘束されないが、これらの経験上の観測は、電子分布、およびその結果生じる遊離およびプロトン化グアニジン中の全体のN3Cグアニジン核にわたる電荷分布から生じると考えられる。このため、イミノ-窒素上の単一のアンモニウムアルキルMe3NCH2n-、n=2~4置換基は、およそ-1.9n=2、-0.9n=3および-0.5n=4logK単位までpKa値を変化させる。同様に、グアニジンの遠位アミノ-窒素上の単一のアンモニウムアルキル置換基は、およそ-0.9n=2、-0.4n=3および-0.2n=4logK単位だけpKa値においてより小さな変化を引き起こす。グアニジンのpKa値のさらなる調整は、かさ高い置換基または環状構造の使用によりC5N3C核の平面性を増強し、または低下させることによって起こり得る。2-イミノ-1,3-ジメチルイミダゾリン中の5員、非平面環の使用は、その結果生じるグアニジンのpKaの低下を引き起こし得る。グアニジン基のpKaは、イミノ-窒素上または1つもしくは両方のアミノ-窒素上のいずれか一方の単一のペンタ置換グアニジンに、1つ以上のアンモニウムアルキル基を加えることによって、調整され得る。さらに、両性イオンのアンモニウムアルキル基-XCH2kMe2CH2n-、n=2~4、k=1~3、-X=-O2C、-O3Sは、相当する非両性イオンのアンモニウムアルキル基と同様にpKaに影響を与えるが、分子上の全体の電荷の構築は妨げるられる。一つの実施形態では、環状構造を有し、分子のpKaを調整する第四級アンモニウム基もまた含まれる、ペンタ置換グアニジンを構成し得る。小さな環系6/7員環のみが上記表にて示される。ここで留意すべきは、環状ピペラジン誘導体-5.5は、非環状エチレンジアミン誘導体-3.7と比較して、かなり低下したpKaを有するが、環状ホモピペラジン誘導体-3.6は、エチレンジアミン誘導体と大きく相違しない。いくつかの一環状構造が、低下したpKaを導く一方、他はそうではない。大きいおよび小さい環サイズが使用され得、それにより変化する結果が生じる。一第四級化ジアミンまたはトリアミン構造が、所望の範囲付近のpKaで一旦選択されれば、pKaは、アミン窒素またはグアニジンイミノ-窒素上の1つ以上のメチル基を、中性またはアニオン置換基により置換することによって、さらに調整され得る以下参照。さらに、同じアミン窒素上の2つのメチル基は、単一の二官能基で置換され得、上記のように環状構造を形成する。以下に示される基がアミン-窒素よりむしろ第四級-窒素に結合する場合、もしあるとしても、それらはアミンのpKaに影響をほとんど与えず、そして、大雑把に言えば、アミン-窒素のpKa値に対するそれらの影響は、大部分が無視され得る。官能化アミン-第四級アンモニウム化合物のずっと広い範囲が、電荷を含む化学基を加えることによって達成され得る。その結果生じる中性1/0またはアニオン0/1-、両性イオンまたは二両性イオン緩衝剤化合物が、1つ以上の単一負アニオン化学基を結合することによって製造される。上の基のように、第四級窒素原子に結合した場合、もしあるとしても、アニオン化学基は、隣接するアミン-窒素原子のpKaにほとんど影響しない。しかしながら、アミン-窒素自体に結合する場合、アニオン基がpKaを低下または上昇させるように作用し得る以下参照。負電荷で結合したアルキル鎖を有する基は、pKaを増加する傾向がある一方、スルホネート、カルボキシレートおよびホスホネート基の電子求引性の特徴は、pKaを低下させる傾向がある。アニオン基の電子求引性の性質は、予想された順番を伴う:脂肪族スルホネート基は、非常に低いpKa値-1.5から-2.5を有し、かついつも完全に脱プロトン化される。同様に、脂肪族ホスホネートの第一pKa値もまた低く0.4~2.3、pKa1、かつしばしば脱プロトン化される。脂肪族カルボキシレートは、pKa範囲約2.0から約4.6で生じ;一方で脂肪族ホスホネートの第二脱プロトン化は約5.2から約7.7pKa2の範囲に収まる。以下の表は、結合したメチル基が規定のアニオン基によって置換される場合の、アミンのpKaの変化を示す。これらの近似値は、アニオン基が完全に脱プロトン化された場合アミンpKa>アミン基pKaにのみ有効である。アニオン基自体の近似pKa値が括弧内に与えられる。pKa値を推定するための基加成性groupadditivityの概念は、関連化合物の狭いクラスにのみ適用されるべきである。本明細書中で与えられるファクターは、この適用に独特であるという点で例示となり、近似であり、主に単純な第三級アミンに適用し、そしてファクター自体は、真に添加物ではない。基加成性概念における不正確さを説明するために、以下の表が提供される。これは、種々のR基を含むアミンについての、RNMe2のようなタイプの異なるアミンにおいて、メチル-CH3基を2-ヒドロキシエチル-CH2CH2OH基で置換することについてのpKaファクターの変化のバリエーションを示す。-0.6の値が-CH2CH2OHに時々使用されるけれども、アミン-クワット化合物については、-0.9の値がより適切であるように思われる。RNCH3CH2CH2OHと比較した、RNCH32のRの置換におけるpKaの変化:不確かであるにも関わらず、この規則に基づいた系は、所望のpKa範囲内のアミン-第四級アンモニウム型の緩衝剤分子の選択基を標的とする際に非常に有用であり得る。本発明による緩衝剤設計の説明:ほぼ5.1~5.9の範囲のpKa値を有するアニオンアミン-クワット緩衝剤化合物0/1-を作るための設計プロセスが、以下に説明される。カルボキシレートおよびホスホネート残基を含む緩衝剤については、それらの推定pKa値もまた含まれる。ここで留意すべきは、固有のpKa値が近い場合、推定pKa値のいくつかが、統計効果によって幾分シフトすることである。ここでまた留意すべきは、これらの推定上の化合物のいくつかは、密集した多数のpKa値により、潜在的な、長いレンジにわたる緩衝能力を有する。まず、トリメチルアミン9.8のpKa値で開始し、そして、次いで種々の基についてのpKaの変化の前記表に基づくpKaファクターの適切な変化が加えられまたは差し引かれる。環状アミン-第四級緩衝剤:基本的な直線構造から、多くの一環状および多環状構造が作られ得る。いくつかは合成するのが容易であり;他方はそうではない。いくつかは作ることがより高価であり;他方は高価ではない。いくつかは容易に精製され;他方はそうではない。いくつかは独特の緩衝特性を有し;他方は余分である。いくつかは柔軟な構造を有し;他方はより硬い。説明のために、5つの多環状構造が以下に示される。指示されていないG基は-CH2-実体を含む。以下の構造のそれぞれにおいて、同じ分子の2つの隣り合った変化物の描写が示される。広範囲の緩衝剤化合物本明細書中に記載されるアミン-第四級アンモニウム化合物は、2つ以上の酸性部分を有し、適切なスペースを有し複数のpKa値を有するように設計され得る。重複する緩衝範囲により、変化し得る電荷特性を有する広範囲約2から約3logK単位の緩衝化合物の構造が得られる。上記原理を用いて、カルボキシレート基またはホスホネート基pKa2、あるいは第二アミン基R5を有する緩衝剤分子が設計され得、そしてこれは、複数のpKa値がおよそ1~2logK単位離れるように設計される。緩衝範囲の推定は、より低いpKaから0.5を差し引き、そしてより高いpKaに0.5を加えることによりなされる。以下の化学構造は、有用な広範囲の緩衝特性を有するアミン-クワット緩衝剤化合物を説明する。ここで留意すべきは、トリアミン化合物の中央の窒素を一第四級化monoquaternizingすることにより、普通のポリアミンの望ましくない特性がほとんどをない広範囲の緩衝剤が導かれる。さらなる構造を以下に示す。アミン-クワット緩衝剤の合成:それらの非対称構造のために、アミン-クワット化合物は、調製において特別な注意を要する。それにも関わらず、公知の合成方法が適切に適用される場合、合理的な収率および純度にてアミン-クワット緩衝剤の生産を導き得る。対称ジアミンのモノアルキル化当業者によって理解され得るように、モノアルキル化に対するチャレンジは、反応を進めるが、ジアルキル化を妨げる。いくつかの実験は、所定の反応のための条件を最適化するために必要であり得る。その中に出発物質が溶解するが、モノアルキル化塩または両性イオンは不溶性である溶媒が選択される。過剰な撹拌ジアミンへのアルキル化剤のゆっくりした添加例えば、1:10、またはおそらく1:3での開始し、そして1:1.1モル比の方に移行させるにより、ジアルキル化の可能性が低下し得る。反応性ガスを使用する場合、この添加プロセスが特に重要である。第二アルキル化反応が充分にゆっくりであり、または妨げられれば、時には、ほぼ1:1モル比が使用され得る。最小の発熱となるように合理的であり迅速でない、反応時間および最小反応温度が選択される。より高い温度は、一般的にジアルキル化を促進する。溶媒の適切なスクリーニングにより、合理的な反応速度となり、そしてジアルキル化が減じられ得る。例えば、ジエチルエーテルおよび/またはアセトンのような溶媒はモノアルキル化を促進する。なぜなら、モノアルキル化生成物は、通常、これらの溶媒および同様の溶媒から沈殿するためである。多くの場合、モノアルキル化は、様々な程度にジアルキル化を妨げる。例えば、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,2-エタンジアミンのジメチル化が強く妨げられる一方、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ヘキサンジアミンは中程度に妨げられるのみである。一般的に、目的とするジアミン中で窒素原子が互いにより近いほど、モノアルキルを得ることが容易である。これらの一般的なガイドラインの特定の適用が、以下に提供される合成例にて提供される。例えば、実施例5bを参照されたい。非対称ジアミンのモノアルキル化:非対称二第三級ジアミンは、2つの可能なモノアルキル化異性体があるため、さらなる課題を示す。いくつかの場合において、第三級アミンの一つが立体的に妨げられる場合、完全なモノアルキル化が実施され得、単一の異性体を生産し、かつジアルキル化がほとんど起こらない。ジメチルアミノ基の位置選択的アルキル化は、ジエチルアミノ基またはメチルシクロヘキシルアミノ基よりも充分に速く、きれいにモノアルキル化が行なわれ得る。非対称ジアミンの保護/脱保護:非対称アミン中間体および生成物の保護および脱保護は、うまく確立された合成方法論である。しかしながら、さらに2つの合成ステップが導入されるため、それは一般的に回避される。しかしながら、ベンジル第四級アンモニウム化合物の合成および結晶化は非常に便利であり、そして触媒水素化による保護ベンジル基の除去は非常に有効かつ便利であり、従ってこの反応工程は有用であり得る。クワット化合物およびアミンからのアミン-クワットの構築時々、反応性アミノ-クワット化合物またはアルキル化-クワット化合物が、容易に合成されまたは購入される。この場合、アミン-クワットは独立して調製され、そしてまとめられ、非対称アミン-クワット化合物を形成する。選択的結晶化:有機溶媒中における有機ジカチオンおよび関連有機モノカチオンの溶解性は全く異なり得る。有機溶媒をスクリーニングすることにより、ジカチオンが溶液から結晶化する一方、モノカチオンは溶液中に残留する。あるいはその逆であるような再結晶化媒体に到達し得る。これは、メタノール、無水エタノール、イソプロパノール、または時にはアセトンおよびアセトニトリルのような溶媒中での両性イオン化合物に対して、特に有用である。所望の生成物が全体にわたって中性形態全体であるようにpHが調整される酸性、中性、塩基性。これにより、有機溶媒での溶解性を低下させ、そして溶液からの結晶化を導く一方、荷電種不純物は溶液中に残留する。このプロセスは、可溶な荷電出発物質およびジアルキル化生成物から中性モノアルキル化生成物を分離するのに便利な方法であり得る。同様に、所望の生成物を可溶化するが、望ましくない副生成物が可溶化しないように、pHが再調整され得る。この副生物は、次いで、濾過によって取り除かれる。別の有用な再結晶化方法は、撹拌している熱無水エタノールまたはエタノール/イソプロパノール混合物に、所望の生成物を懸濁する方法である。蒸留水の少量が、温度の高い溶媒混合物中でアミン-クワット化合物がかろうじて溶解する程度にまでゆっくりと添加される。これは次いで、濾過し、ゆっくりと室温にさまし、次いで4°Cとされる。精製モノ第四級化生成物の見事な結晶がしばしば生じる。実施例1:2-3-トリメチルアンモニウムプロピル-1,1,3,3-テトラメチルグアニジンブロマイドヒドロブロマイド76,fw=376.19。26.61gの3-ブロモプロピルトリメチルアンモニウムブロマイド100mmole、fw=261.01を、500mLのエーレンマイヤーフラスコ中で200mLの撹拌磁気撹拌アセトニトリル中に懸濁させる。34.56gの新たに蒸留した1,1,3,3-テトラメチルグアニジン300mmole、fw=115.18を添加し、そして懸濁液を常温で一晩18時間撹拌する。この時間の間に、反応混合物が均一になる。反応物を70°Cまで2時間加熱して反応を完結させる。反応混合物を室温まで冷却し;ガラスフラスコの内側を引っかいて結晶化を誘発させ、次いで混合物を常温で約3時間撹拌し、その間に結晶を形成させる。100mLのアセトンを撹拌混合物に添加し、次いで、一晩18時間室温で撹拌し、結晶化を完結させる。混合物を濾過し、白色の結晶生成物を25mLのアセトニトリルとその後アセトンで洗浄する。吸湿性生成物を、乾燥窒素を通過させ、その後真空オーブン内で50°Cにて一晩18時間乾燥することにより乾燥する。この方法により、テトラメチルグアニジニウムブロマイドである主な不純物とジアルキル化副生成物を有する、HPLCで典型的には90~92の純度である生成物19.6g、収率60、fw=295.28を得る。アセトニトリル洗浄液25mLを、125mLのアセトンと一緒に濾液に添加した。この混合物を常温で24時間~36時間、再び撹拌して、濾過し、アセトンで洗浄し、かつ乾燥して第2の生成物の結晶を10.4g26のさらなる生成物HPLCによる純度74~76として得た。合計の単離収率は86である。熱エタノールを用いて再結晶を行う。20.0gの粗製のフリー塩基生成物純度85~95または25.5gの粗製ヒドロブロマイド生成物を、30mLの熱無水エタノールに溶解する。ガス状HBrを、pHが1.0未満になるまでpH試験紙、注意しながら温エタノール溶液中にバブリングさせ、次いでこれを1分間~2分間続ける。この間、ガス状HBrの無水エタノールへのバブリングによる発熱性の性質により、これに伴って温度上昇が起きる。カバーしたフラスコを、約3時間をかけて室温まで冷却する。きれいな白色結晶が形成される。結晶が形成されない場合は、ガラスフラスコの内面を金属製のスパチュラステンレススチールで軽く引っかくことにより結晶が誘発される。次いで、フラスコを4°Cで一晩冷却する。白色結晶を、焼結ガラスフィルタを用いて常温で手早く濾過し、25mLのアセトン/イソプロパノール50/50v/vで洗浄し、次いで、純粋なアセトンで洗浄する。生成物が潮解性であるため、空気中では乾燥窒素ブランケットを用いて湿気から保護する。生成物を真空オーブン内で50°Cにて一晩乾燥し、ガラス製デシケータ内のP2O5上で保管する。この再結晶方法により、17.5g再結晶後の収率76の精製された生成物を、最初の純度が約90である場合、HPLC純度99.0~99.8で得る。実施例2方法2:N2-1’,3’-ジメチルイミダゾリン-2’-イミナトエチルトリメチル-アンモニウムクロライドヒドロクロライド77、fw=271.24の調製27.73gの2-アミノエチルトリメチルアンモニウムクロライド200mmole,fw=138.64を、乾燥した1000mLのエーレンマイヤーフラスコ中で、480mLの撹拌し、乾燥し、冷却した10°Cアセトニトリル磁気撹拌に懸濁させる。反応を乾燥窒素雰囲気下で行う。33.82gの2-クロロ-1,3-ジメチルイミダゾリニウムクロライド200mmole、fw=169.06を3等分した固形物として30分間かけて添加する。混合物を10°Cで30分間撹拌し、その間に26.11gの乾燥ジイソプロピルエチルアミン202mmole、fw=129.25を滴下添加する。反応混合物を撹拌し、そして徐々に室温23°Cまで約30分をかけて加温する。最終的に反応混合物を約3時間還流約80°Cする。反応混合物を室温まで冷却し、240mLの無水エタノール中の8.40gのLiOHH2O200mmole、fw=41.96を反応混合物に添加し、次いで、常温にて一晩撹拌する。混合物をフリットガラスfrittedglassで濾過し、そして溶媒および遊離アミンを、ロータリーエバポレータを用いて減圧下で除去する。混合物を400mLの無水エタノールに溶解し、70°Cで30分間加熱し、次いで室温まで冷却し、次いで溶媒を再度減圧下で除去する。最終的に、混合物を、最少量の熱無水エタノール80mL~100mLに溶解させ、室温まで冷却し、次いでガス状HClを、pHが酸性になるpH試験紙を用いてpH<1.0まで注意しながら添加する。50mLのアセトンを添加し、そして混合物を室温にて2時間、次いで4°Cで一晩18時間そのままにした。混合物を濾過し、そして白色の結晶性生成物をアセトンその後ジエチルエーテルで洗浄する。吸湿性生成物に乾燥窒素を通し、その後50°Cにて一晩18時間真空オーブン中で乾燥させることにより乾燥する。この手順により、HPLCで約95の純度を有する生成物42.8、79を得る。熱エタノールを用いて再結晶を行う。40.0gの粗製塩酸塩生成物を60mLの熱無水エタノールに溶解する。ガス状のHClを、pHが1.0未満pH試験紙になるまで温エタノール溶液中にバブリングし、次いでこれを1分~2分続ける。ガス状のHClの無水エタノールへのバブリングが発熱方法であることに留意すべきである。カバーしたフラスコを約3時間かけて室温まで冷却する。白色結晶が生成する。次いで、フラスコを4°Cで一晩冷却する。白色結晶を、焼結ガラスフィルタを用いて常温で手早く濾過し、50mLのアセトン/イソプロパノール50/50v/vで、次いで、ジエチルエーテルで速やかに洗浄する。生成物が潮解性であるため、乾燥窒素ブランケットを用いる空気中で湿気から保護する。生成物を真空オーブン内で50°Cにて一晩乾燥し、ガラス製デシケータ内でP2O5とともに保管する。この再結晶方法により、31.5g再結晶後の収率83の精製された生成物を、最初の純度が約95である場合、HPLC純度98.5~99.5で得る。実施例3方法3:N,N’,N’-トリメチル-N,N’-ビス3-スルホプロピルエチレンジアンモニウムジ分子塩塩66、fw=346.47の調製20.44gの新たに蒸留したN,N’,N’-トリメチルエチレンジアミン200mmole、fw=102.18および120mLの乾燥した試薬グレードのアセトニトリルを、キャップした250mLの、磁気撹拌棒を備えたエーレンマイヤーフラスコ内に入れる。反応混合物を約10°Cまで冷却する。49.32gの1,3-プロパンスルトン404mmole、fw=122.14を、12.33gの等しい4つの部分に分け、そして最初の部分を冷却、撹拌している反応混合物中に、温度が20°Cを超えないような速度で約30分反応混合物に少しずつ加える。次いで、混合物を室温で120分間撹拌する。反応混合物の少量サンプル10μLをHPLC分析のために採取し、次いで第2部分のプロパンスルトン12.33gを同様の手順で添加する。反応混合物を常温で120分間再び撹拌する。このときに反応混合物は2層に分離する。反応混合物を振盪して均一な懸濁液とし、そして反応混合物の2回目の標本サンプル10μLをHPLC分析のために採取する。撹拌した反応混合物は、26.11gの乾燥ジイソプロピルエチルアミン202mmole、fw=129.25を添加した後に完全に均一となる。第3部分のプロパンスルトン12.33gを、同様の添加方法を用いて、冷却撹拌している反応混合物に再度添加する。さらに、混合物を120分間常温で撹拌する。反応混合物の3回目のサンプル10μLをHPLC分析のために採取する。12.33gの第4の部分のプロパンスルトンを、反応混合物に室温で一度に全て添加し、次いで、常温で約22時間撹拌する。最終的に、反応混合物を50°Cで短時間加熱し約20分、冷却し、そしてHPLC分析のために4回目のサンプリングを行う。この段階で200mLの無水エタノールおよび3.5gの活性炭DarcoKB、100メッシュを反応混合物に添加し、さらに1時間常温で撹拌する。この混合物を、紙で濾過して、830mLの無水エタノールの入った2Lのフラスコ内に入れる。フィルタを150mLの無水エタノールで洗浄する。エタノールの入った2Lのフラスコ中の反応混合物を磁気撹拌し、その間にメタンスルホン酸約19.7g、fw=96.10を、混合物が酸性になるpH試験紙を用いてpH=1~2まで徐々に滴下添加する。酸添加の間、白色固形物が大量に形成される。この混合物を室温で約18時間激しく撹拌し、生成物の完全な結晶化を促進させる。反応混合物を約50°Cまで短時間加熱し、次いで温かいうちに乾燥窒素雰囲気下でフリットガラスを用いて濾過して、吸湿性生成物を湿気から保護する。白色固形物を温無水エタノール、次いで、ジエチルエーテルで2回洗浄し室温、そして窒素を吸引し、または乾燥空気を用いてフィルタ上で乾燥する。固形物を真空オーブン内に一晩50°C、25torr入れることにより乾燥する。収率は、オフホワイトの細かい結晶性粉末で65.9g95である。100mmole、200mmole、および300mmoleのスルトン添加後のHPLC分析により、反応の早期段階においても、2つのモノアルキル化生成物と1つのジアルキル化生成物の存在が、未反応のトリメチルエチレンジアミンとともに示される。出発物質ジアミンの2つの窒素原子のアルキル化にはほとんど差異がないようである。さらに、2つのモノアルキル化中間体の間のジアルキル化の速度にほとんど差異がない。反応の後段でさえ、トリアルキル化生成物の形成についての証拠はほとんどない。最終結晶のHPLC分析により、約93の純度が示される。生成物の純度は、出発物質ジアミンの純度に大きく依存する。50.3gの乾燥した粗生成物を1000mLの撹拌無水エタノール中に懸濁させることにより再結晶を行う。わずかに1当量138mmolを下回る適切な塩基LiOHH2O、5.79gを部分的に分けて添加し、そして混合物を室温で2時間撹拌する。2、5gの活性炭DarcoKB、100メッシュを添加し、そして混合物をさらに1時間撹拌する。次いで、混合物を、ブフナー漏斗を用いるファイン濾紙Celite登録商標545、Whatman5番上のCelite登録商標で濾過する。透明な撹拌濾過溶液に、混合物が酸性になるpH試験紙を用いるpH1~2まで、メタンスルホン酸約13.5g、fw=96.10を滴下添加する。生じた白色混合物を50°Cで2時間撹拌する。暖かい混合物を濾過し、洗浄し無水エタノール、次いでエーテル、そして上述のように乾燥し、46.8g93の白色結晶性固形物を得る。HPLCの純度は約98である。第2の再結晶、可溶性の塩基型への変換、次いで酸を添加しての無水エタノールからの酸性型の結晶化を行って、約96を回収率および約99の純度となる。ギ酸または48のHBr水溶液をメタンスルホン酸の代りに用いてもよい。改変例:ほとんど改変することなく、同様の方法を用いて、N-メチルピペラジン、N-メチルホモピペラジン、N’-エチル-N,N-ジメチルエチレンジアミン、N’-ベンジル-N,N-ジメチルエチレンジアミン、N,N,N’-トリメチルトリメチレンジアミンのN,N’-ジアルキル化が行われる。1,4-ブタンスルトンは、容易にプロパンスルトンに置き換えられ得る。いくつかの改変例を用いて、ブロモアルカンスルホン酸およびそれらの塩、ブロモアルカンホスホン酸およびそれらの塩/エステル、ならびにブロモアルカン酸およびそれらの塩/エステルは、アルキル化剤として充分に使用される。実施例4方法4a:N-2-ヒドロキシ-3-トリメチルアンモニウムプロピルジエチルアミンクロライド10,fw=224.78の調製これらの反応では、テクニカルグレードの2,3-エポキシプロピル-トリメチルアンモニウムクロライドGMACの濃厚水溶液70~75を使用する。重要なことは、既知の濃度および既知の純度を有するこの物質の新たな調製物を用いることである。一般に、こららの反応は、きれいに進行し、かつ非常に効率的良好な収率かつ良好な純度である。しかし、GMACの不純物は、収量の低下および純度の低下degrationを導く。不純物はそれら自体、たとえ不活性であっても、結晶化を抑制しかつ精製を複雑にする。テクニカルグレードの材料は、75~95滴定でなくHPLCで測定した場合の間の純度で変動する。実際の純度が90~95の材料のみを使用する。実際のGMAC濃度HPLCにより測定が70~75の範囲内にあり、かつ実際値が0.2付近であると分かっている限り、許容可能である。良好な品質のGMACは冷所4°Cで保管され、かつ分析から2月以内に使用されるべきである。これらの反応について、GMAC濃度は72.9であり、GMACの純度は92である。329.13gの新たに蒸留したジエチルアミン4.5mole,fw=73.14を、機械式撹拌器を備えた2リットルのフラスコに入れ、次いで、5°Cまで冷却する。667.2gのGMAC4.4mole,fw=151.64,915.2g,72.9を含む水を、攪拌アミンに滴下様式でゆっくりと添加する。温度を注意しながらモニターし、添加速度を調節して、反応温度を10°C未満に維持する。GMACの添加完了後約3時間、反応混合物を室温で一晩18時間攪拌する。時折、無水エタノールを添加して、1単一の液相を維持し、そして2攪拌を容易にするように粘度を低下させる。この反応において、約400mLの無水エタノールが添加される。反応混合物を50°Cにて約2時間加熱し、次いで、溶媒水、エタノール、過剰のアミンを、反応生成物がほぼ乾燥するまでロータリーエバポレータを用いて減圧下で除去する。明琥珀色の反応物の塊を、最少量の熱アセトニトリル750~950mLに溶解する。熱溶液を、焼結ガラスを通じて速やかに濾過し、次いで、室温までゆっくり冷却する約4時間。その間に白色結晶が形成し始める。結晶が自然に形成されない場合は、反応フラスコを、ステンレス製のスパチュラで引っかくか、あるいは同様の精製した生成物でなる種結晶を添加する。通常、結晶の形成は、1~2時間で開始するが、種結晶を用いない場合は2日間ほどの時間がかかり得る。次いで、混合物を4°Cにて一晩18時間そのままにして、白色結晶の塊を得る。白色結晶を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで窒素または乾燥空気を吸引してフィルタ上で乾燥する。固形物を、真空オーブン内に一晩50°C、25torr入れて充分に乾燥し、ガラス製デシケータ内のP2O5上で保管する。代表的な純度92~96HPLCの白色の潮解性で結晶性の固形物を、614g62の収率で得る。同様の手順を用いて、最少量の熱アセトニトリルからこの物質500gを再結晶することにより、98~99の純度で418g再結晶による収率88の生成物を得る。塩酸付加物方法4bfw=261.24:この手順は、方法4aと同様であり、最終付近にHClを添加することにより、より取扱いが容易な塩酸付加物が結晶化がする。329.13gの新たに蒸留したジエチルアミン4.5mole,fw=73.14を、機械式撹拌器を備えた3リットルのフラスコに入れ、次いで、5°Cまで冷却する。682.4gのGMAC4.5mole,fw=151.64,936.1g,72.9を含む水を、攪拌アミンに滴下様式でゆっくりと添加する。温度を注意しながらモニターし、添加速度を調節して、反応温度を10°C未満に維持する。GMACの添加完了後約3時間、反応混合物を室温で一晩18時間攪拌する。反応の途中に時折、無水エタノールを添加して、1単一の液相を維持し、そして2攪拌を容易にするように粘度を低下させる。この反応において、合計約400mLの無水エタノールを添加する。反応混合物を50°Cにて約2時間加熱し、そして混合物を室温まで冷却する。400mLの37試薬塩酸fw=36.46,比重=1.20g/mL,4.87moleを、60分間をかけて攪拌されている溶液に何回かに分けて添加する。僅かな発熱が観察される。全ての溶媒水、エタノール、過剰の酸を、反応生成物が略乾燥するまでロータリーエバポレータを用いて減圧下で除去する。明琥珀色の反応物の塊を、最少量の熱無水エタノール/イソプロパノール50/50v/v1.5~1.9Lに溶解する。熱溶液を、焼結ガラスを通じて速やかに濾過し、次いで、室温までゆっくり冷却し約4時間、その間に白色結晶が形成し始める。結晶が自然に形成されない場合は、反応フラスコを、ステンレス製のスパチュラで引っかくか、あるいは同様の精製した生成物でなる種結晶を添加する。通常、結晶の形成は、1~2時間で開始するが、種結晶を用いない場合は時間がかかり得る。室温で約42時間そのままにした後、次いで、混合物を4°Cにて48時間そのままにして、白色結晶の塊を得る。白色結晶を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで窒素または乾燥空気をフィルタに通じて、該フィルタ上で乾燥する。固形物を、真空オーブン内に一晩50°C、25torr置いて充分に乾燥し、ガラス製デシケータ内のP2O5上で保管する。代表的な純度90~95HPLCの白色の潮解性で結晶性の固形物を、846g72の収率で得る。気体状のHClが添加され、これを含有する最少量の熱無水エタノール/イソプロパノールpH試験紙にてpH<1.0からこの物質500gを再結晶することにより、98.5~99.5の純度で398g再結晶による収率86の生成物を得る。改変例:方法4aおよび4bは広範な二級アミンを用いて利用され、そして小スケール0.5moleおよび/または大スケール4.5moleで行なわれる:ジメチルアミン40水溶液、無水エタノール中30、エチルメチルアミン、N-メチル-2-メトキシエチルアミン、ジエチルアミン、ピロリジン、ピペラジン、モルホリン、4-ヒドロキシ-ピペラジン無水エタノール中50、N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、N-イソプロピルエタノールアミン、ジエタノールアミン、N-アセチルピペラジン無水エタノール中50、ビス2-メトキシエチルアミン。非プロトン化4級アミンのための再結晶化溶媒は、熱アセトニトリルまたは熱アセトニトリル/2-ブタノン75/25v/vである。塩酸付加物のための再結晶化溶媒は、熱無水エタノールまたは熱無水エタノール/イソプロパノール50/50v/vである。方法4bがまた、1級アミン:メチルアミン40水溶液、30無水エタノール、エチルアミン70水溶液、50無水エタノール、イソプロピルアミン、エタノールアミン、2-メトキシエチルアミン、を過剰量2倍用いて利用される。過剰で未反応の1級アミンはその後の使用のために再利用され得る。実施例5a方法5a:N-2-トリメチルアンモニウムエチルジメチルアミンクロライド27,fw=166.70の調製348.63gの新たに蒸留したN,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン3.0mole,fw=116.21および750mLのアセトンを、磁気攪拌棒、サーモカップル、およびリリーフバルブを有する圧力ヘッドを備える1.7リットルの厚肉ガラス製耐圧容器に入れる。塩化メチルガスを、密閉攪拌している反応混合物に5psigにて定期的にベントし、35°C未満の穏やかな発熱を維持する。この系に対する塩化メチルの添加量を、経時的にさらなる増加重量を重量測定によりモニターすることにより、定期的に測定する。密封した反応容器はガス源から切り離され得る。密閉容器および内容物の最初の重量を、塩化メチルの添加前に測定すれば、その後の重量測定を行うことにより、添加した塩化メチルの重量が示される。塩化メチルの添加量はまた、圧力シリンダを用いた塩化メチルの重量損失によっても測定される。2つの測定方法により、通常、±0.5g以内で同様の値を得ることができる。3~6時間かけて、合計121.1gの塩化メチル2.4mole,fw=50.49を添加する。この間、白色結晶の固形物が形成し始める。反応混合物を室温にて一晩18時間攪拌し、反応容器をフード中にベントし、次いで、反応混合物を焼結ガラスを通して濾過する。粗生成物を、最少量の熱アセトニトリル約600mL中に懸濁させる。熱攪拌混合物をゆっくりと冷却し、そして温度が65°Cに達する際に焼結ガラスを通して急速に濾過し、ジメチル化生成物のいくらかを除去する。混合物をさらに冷却し、そして室温で24時間そのままにする。混合物を濾過して最初の生成物の結晶を得る。本実施例において、この時点で溶媒は除去しない下記参照。300mLのアセトンを濾液に添加し、次いで、4°Cで24時間そのままにして、第2の生成物の結晶を得る。冷アセトニトリル/アセトン混合物を焼結ガラスを通して濾過し、2つの生成物の結晶を合わせて、328.0g82の吸湿性の白色結晶状固形物を90~94の純度HPLCで得る。主な不純物は不活性ジメチル化副生成物である。熱アセトニトリルまたは熱イソプロパノールからの1回または2回の再結晶により、純粋な物質98~99を得る。実施例5b:方法5b4-N-エチルイソプロピルアミノ-1,1-ジエチル-ピペリジニウムブロマイド74,fw=307.33の調製14.23gの新たに蒸留した4-イソプロピルアミノピペリジン100mmole,fw=142.25、28.43gのジイソプロピルエチルアミンDIPEA,220mmole,fw=129.25および75mLのアセトニトリルを、磁気攪拌棒、サーモカップル、およびリリーフバルブを有する圧力ヘッドを備える200mLの厚肉ガラス製耐圧容器に入れる。35.96gの臭化エチル330mmole,fw=108.97を攪拌混合物に添加し、そして圧力容器を密封する。最初、穏やかな発熱がある。反応混合物を加熱し、そして40°Cで24時間攪拌し、次いで、それを室温まで冷却する。冷却の間、DIPEAヒドロブロマイドの白色結晶が形成し始める。反応容器をフードの中にベントし、次いで反応混合物を焼結ガラスで濾過して、所望でない固形物を取り除く。溶媒をロータリーエバポレータで除去し、次いで、混合物が強塩基性になるまで、丁度50のNaOH水溶液を添加約28gする。液体アセトニトリル、水、DIEPAをロータリーエバポレータ、次いで、減圧ポンプ0.5torrを用いて除去する。残渣を100mLの熱アセトニトリルで2回抽出し、液体を合わせる。無水硫酸マグネシウム約15gを添加し、液体を濾過し、次いでロータリーエバポレータに入れて、ほとんどの溶媒を除去する。少量のアセトニトリルを再び添加して、均一な溶液を得、次いで過酸化物を含まないジエチルエーテルを添加して、結晶化を誘発させる。混合物を室温にて約4時間、次いで4°Cで一晩保持する。冷アセトニトリル/エーテル混合物を焼結ガラスを通して濾過し、エーテルで洗浄し、次いで、フィルタを通して乾燥N2を通過させることにより乾燥する。オフホワイトの固形物を、真空オーブンで一晩乾燥し、22.1g72の粘着性の白色結晶状固形物を約97の純度HPLCで得る。アセトニトリル/イソプロパノール/エーテル混合物での再結晶により、精製した生成物約99を得る。この反応は、強塩基であって可溶性の非反応性塩基の存在下で1級および2級アミンの多段階のアルキル化を実施するための方法を示す。過剰のアルキル化剤にも関わらず、反応混合物中または最終的なトリアルキル化生成物中のテトラアルキル化不純物の痕跡HPLCがない。改変例:方法5は、広範な対称性3級ジアミン、および幾つかの場合では、非対称性の3級ジアミンのモノアルキル化のための一般的な方法である。より強制的な条件時間、温度下で、この方法はまた対称性および非対称性ジアミンのジアルキル化に充分機能する。この場合において、アセトニトリル、無水エタノール、またはそれらの混合物のような溶媒が使用される。より小さい3級ジアミンジメチルピペラジン、テトラメチルエチレンジアミンがより高い収率および純度を導く。より長鎖のジアミンテトラメチルヘキサメチレンジアミンがより高い量のジアルキル化を生じ、より多く再結晶を必要とし、そして低収率の純粋なモノアルキル化生成物を導く。ジアルキル化がより疑わしい場合、より少量の塩化メチルが使用され、そして未反応のジアミンが再利用される。いくつかの場合では、溶媒がジエチルエーテル/アセトン50/50v/vに変更され、そしてジアルキル化のレベルを低減する。濾液の溶液を調製し、冷却により結晶の第2のバッチを得る場合、時には濾液をまず約半分の容量に最初減量し;時には100~900mLのアセトンを添加する。時には部分的なアセトニトリルの除去およびアセトン添加の両方の手順を行う。実施例6方法6:N,N,N’,N’-テトラメチル-N-3-スルホプロピル-1,3-プロパンジアミン分子内塩57,fw=252.38の調製273.50gの新たに蒸留したN,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-プロパンジアミン2.1mole,fw=130.24および600mLのアセトンを、機械式撹拌器と温度計を備えた2Lのフラスコに入れる。244.28gの1,3-プロパンスルトン2.0mole,fw=122.14の200mLアセトン溶液を、約3時間をかけて攪拌アミン溶液にゆっくりと添加する。穏やかな発熱が観察され約10°C、そして白色結晶の固形物が溶液から生じる。混合物を一晩18時間室温で攪拌し、焼結ガラスを通して濾過し、少量のアセトンで洗浄し、そしてフィルタ上で乾燥する。手順:白色固形物を最小量の熱アセトニトリル約1400mLに溶解し、次いで熱溶液をCelite登録商標パッドを通して濾過して、可溶性に乏しいジアルキル化副生成物を除去する。熱濾液を室温まで三3時間かけて冷却し、次いで4°Cで48時間そのままにする。白色結晶を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで乾燥窒素または乾燥空気をフィルタに通じることにより、該フィルタ上で乾燥する。固形物を真空オーブン内で一晩50°C、15torr内に配置することにより充分に乾燥する。308g61の白色結晶状固形物が得られ、代表的な純度は約96HPLCである。300gのこの物質を最小量の熱アセトニトリルで同様の手順を用いて再結晶することにより、98~99の純度である259g90の再結晶化収率の生成物を得る。手順b:白色固形物を700mLの温60°C無水エタノールに懸濁し、そしてHClガスを、酸性pH試験紙によるpH<2.0になるまで注意しながら混合物にバブリングする。混合物を約75°Cまで短時間加熱し、次いでCelite登録商標パッドを通して濾過し、可溶性に乏しいジアルキル化副生成物を除去する。熱濾液を室温まで三3時間冷却し、次いで4°Cで48時間そのままにする。塩酸塩の白色結晶fw=288.84を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで乾燥窒素または乾燥空気をフィルタに通過させ、該フィルタ上で乾燥する。固形物を真空オーブン内に一晩50°C、15torr内に置くことにより充分に乾燥し、ガラス製デシケータ中のP2O5上で保存する。416g72の白色結晶状固形物が得られ、代表的な純度は約97HPLCである。400gのこの物質を最小量の熱アセトニトリルで同様の手順を用いて再結晶することにより、98~99の純度である326g84の再結晶化収率の生成物を得る。手順c:白色固形物を700mLの温60°C無水エタノールに懸濁し、そしてHClガスを酸性pH試験紙によるpH<2.0になるまで注意しながら混合物にバブリングする。混合物を約75°Cまで短時間加熱し、次いでCelite登録商標パッドを通して濾過し、可溶性に乏しいジアルキル化副生成物を除去する。pHが塩基性pH試験紙によるpH>11.0になるまで、充分な量のLiOHH2Oを攪拌している温60°C濾液に少しずつ加える。中性の遊離アミンが無水エタノール中で僅かに可溶であり、その溶液の結晶化を行う。混合物を室温まで冷却し、一晩18時間攪拌し、そして最終的に4°Cで24時間そのままにする。白色固形物を焼結ガラスを通した濾過により回収し、アセトンで洗浄し、次いで乾燥窒素または乾燥空気をフィルタに通過させて、該フィルタ上で乾燥する。固形物を真空オーブン内に一晩50°C、15torr内に置くことにより充分に乾燥する。403g80の白色結晶状固形物が得られ、代表的な純度は約96HPLCである。400gのこの物質の再結晶を、温無水エタノール中で懸濁させ、可溶性塩酸塩に変換し、温溶液を濾過し、塩基を用いて中性の遊離アミンに再度変換し、そして冷エタノールから結晶化することにより行う。この手順により、98~99の純度である349g91の再結晶化収率の生成物を得る。実施例7方法7:N-2-ヒドロキシ-3-トリメチルアンモニウムプロピル-N-2-ヒドロキシエチルホモタウリン分子内塩51、fw=252.38の調製ステップ1方法7a:N-2-ヒドロキシエチルホモタウリン、分子内塩fw=183.23219.89gの新たに蒸留したエタノールアミン3.6モル、fw=61.08および1200mLの無水エタノールを、大型の磁気撹拌棒および温度計を備えた、乾燥した2Lのエーレンマイヤーフラスコ内に入れる。146.57gの液化mp=31°C1,3-プロパンスルトン1.2モル、fw=122.14を、約三3時間にわたって、激しく撹拌するアミン溶液にゆっくりと添加する。スルトンのゆっくりした添加と、冷却浴の定期的な使用により、発熱反応の温度を20~30°Cの範囲に維持することが可能となる。混合物を室温にて2時間以上撹拌する。最終的に、酸性pH<2.0、pH試験紙になるまで、メタンスルホン酸約231g、2.4モル、fw=96.11を、撹拌混合物に滴下添加する。次いで、混合物を室温にて2時間および4°Cにて一晩18時間撹拌する。酸性にすると、生成物が、無色の油として水溶液から得られる。これは、撹拌もし種晶するときは<1時間、またはもし種晶しないときは2~24時間により結晶状固形物に変化する。デカントまたは濾過することによって液体を取り除き、次いで1000~1200mLの無水エタノールを添加する。この混合物を、室温にて6時間激しく撹拌し、N2または乾燥空気で覆い焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタ上で乾燥させる。生成物を約800mLの無水エタノールで懸濁し、次いでタウリンのほとんどが溶解するまで、約1当量の可溶性塩基トリエチルアミン、LiOHH2O、テトラメチルグアニジンなどを滴下して添加する。混合物室温を濾過し、塩および他の不溶性物質を取り除き、次いでpHが酸性になるまで、約1当量の可溶性酸メタンスルホン、ガス状のHClを滴下して添加する。生成物の白色結晶が溶液から結晶化し始め、次いで混合物を室温にて一晩撹拌する。焼結ガラスを通じた濾過によって白色結晶を回収し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタに乾燥窒素または乾燥空気を通過させることによって該フィルタ上で乾燥させる。一晩にわたって真空下50°C、15torrに固形物を置くことによって完全に乾燥させる。生成物は約99HPLCの典型的な純度を有する196g89の白色結晶状固形物である。結晶化による精製は、出発アミン遊離およびプロトン化およびジアルキル化副生成物遊離およびプロトン化の両方が塩基性および酸性無水エタノールに溶解するという事実に基づく。対照的に、生成物は塩基性無水エタノールに可溶であるが、酸性無水エタノールに難溶である。さらに、もし存在したとしても、ナトリウム塩NaCl、NaBrなどは塩基性および酸性無水エタノール中では限られた可溶性でしかない。改変例:1級アミン:メチルアミン40水溶液、無水エタノール中30、エチルアミン70水溶液、50無水エタノール、イソプロピルアミン、2-メトキシエチルアミン、グリシンアミドの範囲でこの方法を使用する。もし1級アミンの水溶液を使用すれば、その時に強酸濃HClの水溶液を使用し得る。この場合、減圧下で溶媒水、エタノールを完全に取り除き、次いで残留物を無水エタノール内に溶解/懸濁させる。揮発性アミンを使用する場合、適切な塩基例えばEt3N、LiOHH2O、50水性NaOHを、反応工程の終わりに添加し、次いで真空下、溶媒および未反応アミンを取り除く。反応混合物を無水エタノールに溶解させ、溶液を濾過し、次いでメタンスルホン酸または他の酸を添加する。この場合、未反応アミンのほとんどが取り除かれるため、酸をほとんど必要としない。この調製において、過剰量3×のアミンを使用して、ジアルキル化を遅らせる。必要であれば、再使用のために過剰量の未反応アミンが容易に回収される。他のアルキル化試薬はうまく機能する。改変することなく1,4-ブタンスルトンを使用し得る。ナトリウム3-クロロ-2-ヒドロプロパンスルホネートは、無水エタノールにおいて、制限はされるが充分溶解性がある。反応時間は室温の撹拌で典型的には12~24時間である。無水エタノールにおけるナトリウム2-ブロモエタンスルホネートの低溶解性はエタノール/水70/30v/vを使用することを必要とする。さらに、反応溶媒においてその部分的加水分解のために10~20の過剰量が必要である。ステップ2方法7b:183.23gのN-2-ヒドロキシエチルホモタウリン,分子内塩1.0モル、fw=183.23を、メカニカルスターラーおよび温度計を備え付けた2Lのエーレンマイヤーフラスコに含まれる142.2gのジイソプロピルエチルアミン1.1モル、fw=129.25および700mLの無水エタノールの溶液に溶解させる。水中の151.6gのGMAC1.0モル、fw=151.64、208.1g72.9を、冷たい5~10°C、激しく撹拌しているN-ヒドロキシエチル-ホモタウリン溶液に、約三3時間の期間にわたって滴下様式にてゆっくりと添加する。反応の過程の間、白色結晶状固形物または透明の油性液体後に固化するを溶液から分離する。温度を注意してモニターし、次いで添加速度を調整し、10°C以下の反応温度を維持する。GMACの完全な添加後、反応混合物を室温にて一晩18時間撹拌する。最終的に、反応混合物を50°Cにて1~2時間加熱し、次いで反応混合物がほとんど乾燥するまで、ロータリーエバポレータを使用して、真空下、溶媒水、エタノールを取り除く。反応塊を熱無水エタノール750mLに再懸濁し、pHが>10.0pH試験紙であることを確かめ、次いで室温に冷却約2時間するときに、混合物を激しく撹拌して結晶化を促進させる。焼結ガラスを通じて濾過することによって白色結晶を回収し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタに窒素または乾燥空気を吸入することによって該フィルタ上で乾燥させる。生成物を、750mLの無水エタノールに懸濁し、かつ充分なメタンスルホン酸76~92gまたはガス状のHClのような他の酸を添加してエタノールに可溶なプロトン化生成物を形成させることによって再結晶化させる。溶液を、Buechnerフィルタ上のCelite登録商標パッドを通じて濾過し、次いで塩基80~102gのEt3Nまたは他の可溶なヒドロキシドを滴下様式にて添加し、脱プロトン化生成物の結晶化を導く。反応混合物を室温にて3時間撹拌し、焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いで乾燥窒素または乾燥空気をフィルタに通過させることによって最終的に該フィルタ上で乾燥させる。真空オーブン50°C、15torr内に一晩置くことによって固形物を完全に乾燥させる。生成量は98~99HPLCの典型的な純度を有する192g76の乾燥白色微結晶状固形物である。結晶化による精製は、出発タウリンおよびジアルキル化副生成物の両方が塩基性無水エタノールに溶解するという事実に基づく。対照的に、生成物は酸性無水エタノールに可溶であるが、塩基性無水エタノールに難溶である。さらに、もし存在すれば、ナトリウム塩NaCl、NaBrなどは塩基性および酸性無水エタノール中では限られた溶解性を有する。改変例:一置換基monosubstitutionが中性、非荷電基非アニオン、非カチオンである場合、これは、N-一置換タウリン、ホモタウリン、関連のアミノアルカンスルホン酸およびアミノアルカン酸からの範囲の化合物を生産するための一般的な方法である。もし一置換基がカルボキサミド部分を含むとき、過度の酸または過度の塩基条件において加水分解しないように注意を払う。GMACの代わりに、ブロモアルキル第四級アンモニウム塩もまたうまく使用される。ステップ3方法7C:上記方法4bによって、N-3-トリメチルアンモニウム-2-ヒドロキシプロピルエタノールアミンクロライドハイドロクロライド78aを調製する。この化合物1.0モル、fw=249.19の249.19gを、メカニカルスターラーおよび温度計を備え付けた2Lのエーレンマイヤーフラスコ内に含まれる122.8gのジイソプロピルエチルアミン0.95モル、fw=129.25および750mLの無水エタノールに溶解させる。122.14gの液化mp=31°C1,3-プロパンスルトン1.0モル、fw=122.14を、約三3時間の間にわたって、激しく撹拌している第二アミンの溶液にゆっくりと添加する。スルトンのゆっくりした添加と冷却槽の定期的な使用により、発熱反応の温度を20~30°Cの範囲に維持することが可能となる。反応混合物を室温にて一晩18時間撹拌し、次いで生成物の最初の沈殿の時点まで、さらに多くのジイソプロピルエチレンアミン約6gを滴下添加する。反応混合物をさらに4~6時間室温で撹拌する。次いで充分な塩基約130giPr2NEt;または代わりにテトラメチルグアニジン、Et3N、50水溶液のNaOH、NaOEt、LiOEt、LiOHH2Oを添加して、水溶液を塩基性pH>10.0、pH試験紙とすることによって生成物無色の油または白色固形物を溶液から取り出す。反応混合物を室温にて一晩18時間再度撹拌し、白色結晶生成物の形成を導く。焼結ガラスを通じて濾過することによって生成物を回収し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタに窒素または乾燥空気を吸入することによって該フィルタ上で乾燥させる。方法7a-ステップ2に従って再結晶化させる。反応混合物を、焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いで最終的にフィルタに乾燥窒素または乾燥空気を通過させることによって該フィルタ上で乾燥させる。真空オーブン50°C、15torr内に一晩置くことによって固形物を完全に乾燥させる。生成量は98~99HPLCの典型的な純度を有する乾燥白色微結晶状固形物の215g85である。改変例:これは、両性イオンアミンのこのクラスにおける一般的な方法である。他のアルキル化試薬が同様に機能する。改変せずに1,4-ブタンスルトンを使用し得る。ナトリウム3-クロロ-2-ヒドロキシプロパンスルホネートは制限されているが、無水エタノールに充分な溶解性を示す。反応時間は室温で長くて12~24時間である。無水エタノールにおけるナトリウム2-ブロモエタンスルホネートの低い可溶性により、エタノール/水70/30v/vを使用することが必要となる。さらに、反応溶媒におけるその部分的加水分解のために、10~20の過剰量が必要である。ジイソプロピルエチルアミン以外の他の有機および無機塩基もまた使用される。上記N-2-ヒドロキシエチル誘導体に加えて、N-メチル、N-エチル、N-イソプロピル、N-2-メトキシエチル基を含む範囲の出発物質、第二アミン-クワット化合物を使用し得る。実施例8方法8:1,1,5,9-テトラメチル-2-ヒドロキシ-5,9-ビス2-スルホエチル-1,5,9-トリアザノナン二分子内塩82、fw=419.57の調製ステップ1方法8a:N,N’-ジメチル-N,N’-ビス2-スルホエチル-1,3-プロパンジアミン,二分子内塩fw=318.42、[185305-85-5]102.18gの新たに蒸留したN,N’-ジメチル-1,3-プロパンジアミン1.0モル、fw=102.18[111-33-1]および1500mLのエタノール/水70/30v/vを、メカニカルスターラーおよび温度計を備え付けた3Lのエーレンマイヤーフラスコ内に入れる。258.5gのジイソプロピルエチルアミン2.0モル、fw=129.25および422.1gの2-ブロモエタンスルホン酸、ナトリウム塩2.0モル、fw=211.01を、激しく撹拌するジアミン溶液に約七7時間の期間にわたって滴下添加する。反応混合物を室温にて約42時間撹拌し、次いでHPLCによって定期的にモニターする。反応速度は、スルホン酸のナトリウム塩の溶解性によって制限される。一旦反応が完了約42時間し、かつブロモエチルスルホネートが消費されれば、反応を完了させるのに必要な追加のアルキル化試薬の量をHPLCデータから見積もる。その時に、いくらかのブロモエチルスルホネートが加水分解して損失するため、追加のジイソプロピルアミン0.3モル、約39gおよびブロモエチルスルホネート0.3モル、約64gを添加する。反応混合物を室温にて約22時間再度撹拌する。出発アミンの全てがトリアルキル化の形跡がほとんどなくきれいにジアルキル化するまでこのプロセスを繰り返す。反応混合物を約1時間60°Cに加熱し、次いで濾過して、いずれの固形物をも取り除く。真空下、残留物がほぼ乾燥するまで溶媒水、エタノールを取り除く。1500mLの無水エタノールに残留物を溶解/懸濁させ、pHが塩基性pH>10.0、pH試験紙であることを確認し、70°Cにて約3時間混合物を撹拌し、次いで撹拌しながら室温に冷却する。反応混合物を再度濾過し、固形物を取り除き、次いでメタンスルホン酸約220g、fw=96.11を、酸性pH<2.0、pH試験紙になるまで、撹拌している混合物に少しずつ添加する。酸性化の間、最初に粘着性固形物として、次いで微細な白色結晶として生成物が溶液から得られる。次いで、混合物を、室温にて3時間そして4°Cにて一晩18時間撹拌する。N2または乾燥空気で覆い、焼結ガラスを通じて反応混合物を濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタ上で乾燥させる。1200mLの撹拌無水エタノールに固形物を懸濁し、ほとんどを溶解させるまで充分な塩基Et3Nを添加することによって生成物を再結晶化させる。溶液を濾過し固形物を取り除き、次いで充分な酸メタンスルホン酸またはガス状のHClを、pHが酸性pH<2.0、pH試験紙になるまで滴下様式にて濾液に添加する。酸の添加により、白色微結晶の塊が溶液から生じる。混合物を室温にて一晩18時間撹拌し、乾燥N2または乾燥空気で覆い、焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタ上で乾燥させる。真空オーブン50°C、15torr内に置くことによって、固形物を完全に乾燥させる。生産量は、検出可能な不純物を有さない>99、HPLC、252g79の乾燥白色微結晶状固形物である。ステップ2方法8b:1-ベンジル-1,1,5,9-テトラメチル-3-ヒドロキシ-5,9-ビス2-スルホエチル-1,5,9-トリアザノナン,二分子内塩fw=509.69:251.6gの新たに結晶化させたN,N’-ジメチル-N,N’-ビス2-スルホエチルトリメチレン-ジアミン,二分子内塩0.79モル、fw=318.42、185305-85-5]を、室温にて、エタノール/水80/20v/vおよびジイソプロピルエチルアミン0.80モル、103.4g、fw=129.25の撹拌混合物1000mL中に溶解する。198.15gの注意して再結晶化させたN-3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルベンジルジメチルアンモニウムクロライド0.75モル、ベンジル試薬、>99.5純度、FW=264.20、67304-25-0]および100.9gのジイソプロピルエチルアミンを、室温にて約六6時間の期間にわたって、撹拌反応混合物に個別に滴下添加する。穏やかな発熱が観察される。温度は60分にわたって約60°Cにゆっくり上昇し、そして一晩約18時間その温度が維持される。反応の後、ベンジル試薬出発物質の不存在をモニターするため、HPLCが行われる。ロータリーエバポレータを使用して、真空下、溶媒を完全に取り除き、850mLの無水エタノールを添加し、必要であれば、pHを塩基性に調整しpH>9.5、pH試験紙、そして混合物を60°Cにて1時間撹拌する。混合物を約30°Cに冷却し、次いでフリットガラスを使用して濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄する。白色固形物を40°Cの800mLの撹拌無水エタノールに懸濁し、そして生成物のほとんどまたはすべてが溶解するまでメタンスルホン酸約72gを滴下添加する。混合物を温かい状態で濾過し、不溶性固形物を取り除き、次いで、塩基性pH>9.5、pH紙になるまで、塩基を撹拌濾液に滴下添加する。その間に、生成物の結晶が水溶液から結晶化する。溶液を4°Cにて一晩冷却し、次いで焼結ガラスを通じて濾過し、無水エタノールおよびアセトンで洗浄し、次いでフィルタ上で乾燥させる。固形物を真空オーブン内に一晩50°C、15torrにわたって置くことによって完全に乾燥させる。生成量は、約94HPLCの典型的な純度を有する乾燥白色微結晶状固形物322g81である。熱無水エタノールからの再結晶により、純度>9890再結晶生成量の生成物が得られた。ステップ3方法8c:1,1,5,9-テトラメチル-3-ヒドロキシ-5,9-ビス2-スルホエチル-1,5,9-トリアザノナン,二分子内塩fw=419.57305.8gの1-ベンジル-1,1,5,9-テトラメチル-3-ヒドロキシ-5,9-ビス2-スルホエチル-1,5,9-トリアザノナン,二分子内塩fw=509.69、9.61gのメタンスルホン酸0.10モル、fw=96.11および900mLのエタノール/水90/10w/wを、磁気撹拌棒、サーモカップル、およびリリーフバルブを有する圧力ヘッドを備えた1.7リットルの厚肉のガラス耐圧容器内に入れる。触媒6.0g5Pd/Cを混合物に添加し、圧力容器を密封し、次いで水素ガスH2で35psigに加圧し、3回脱気する。最終的に、撹拌混合物を加圧しそして約四4時間、40°Cの温度において35psigの水素に維持する。35psigのH2で室温にて撹拌反応を一晩約18時間継続する。圧力ボトルを脱気し、反応混合物をCelite登録商標パッドに通じて濾過し、不溶性触媒を取り除き、そしてロータリーエバポレータを使用して、濾液の容量を約800mLに減少させる。この溶液を60°Cに加熱し、pHがほぼ中性pH=7.0、pH試験紙になるまで塩基を添加する約13gジイソプロピルエチルアミン。生成物が、白色結晶として溶液から得られる。混合物を室温にゆっくりと冷却し約3時間、次いで混合物を4°Cにて一晩18時間置く。焼結ガラスを通じた濾過によって白色結晶を回収し、アセトンで洗浄し次いでフィルタに窒素または乾燥空気を吸入することによって、該フィルタ上で乾燥する。結晶の二番目の収穫物を以下のように得る。濾液の体積を約500mLに減少させ、pHをチェックしそして必要であれば調整しpH約7.0、混合物を、生成物の結晶でシードし、4°Cに一晩冷却しそして、上記と同様に濾過および洗浄する。固形物を真空オーブン内に一晩50°C、15torr置くことによって完全に乾燥させ、ガラスデシケータ内のP2O5上で保管する。合計生成量は、98~99HPLCの典型的な純度を有する乾燥白色結晶状固形物237g94である。生成物の再結晶は通常必要ではない。実施例9:方法9:3-トリメチルアンモニウムプロピルジメチルアミンクロライドハイドロクロライド29a、fw=217.19の調製30.53g3-アミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド200mmole、fw=152.67を48.5gの95ギ酸1000mmole、fw=46.03に注意して滴下添加する。窒素環境下、250mLのエーレンマイヤーフラスコ内で暖かい混合物を磁気撹拌し、次いで外部冷却を使用して室温に冷却する。40.6gの37ホルムアルデヒド500mmole、fw=30.03を反応混合物に添加し、これを65°Cにて一晩18時間加熱する。温度が約50°Cに到達すると、CO2の泡が溶液から出始める。次いで、反応混合物の温度を一1時間で95°Cに上げ、次いで室温に冷却する。最終的に、酸性pH<2.0、pH試験紙になるまで、約22gの37塩酸220mmole、fw=36.46を滴下様式で撹拌混合物に添加する。ロータリーエバポレータを使用して、真空下、溶媒および未反応出発物質を完全に取り除く。混合物を約100mLの無水エタノールで懸濁し、70°Cにて30分間加熱し、焼結ガラスと通じて濾過し、室温に冷却し、次いで、真空下、溶媒を再度完全に取り除く。最終的に、混合物を、最少量80~100mLの無水エタノール/イソプロパノール50/50v/vの熱混合物に溶解し、焼結ガラスを通じて速やかに濾過し、室温に冷却し、次いでpHが酸性pH<1.0、pH試験紙になるまでガス状のHClを注意して添加する。混合物を一晩置き、次いで濾過して結晶の一番目の収穫物を得る。次いで50mLのアセトンを濾液に添加し、混合物を室温にて2時間、次いで4°Cにて一晩18時間置く。混合物を再度濾過し、白色微結晶生成物の二番目の収穫物を得る。2つの収穫物をあわせ、イソプロパノール/アセトン50/50v/v、次いでアセトンで、さらにジエチルエーテルで洗浄する。いくぶん吸湿性のこの生成物に、乾燥窒素を通すことにより乾燥させ、続いて真空オーブン内で50°Cにて一晩18時間乾燥させる。この手順により、HPLCによる96~98の純度である生成物38.6g、89が生成する。HClを含む乾燥した熱エタノール/イソプロパノールからの再結晶化はHPLCにて約99純度である生成物を生産する。改変例:もし200mmoleの2-アミノエチル-トリエチルアンモニウムクロライドハイドロクロライドを出発物質として使用すれば、合理的な結果が得られる。この場合、200mmoleのNaOH50水溶液もまた最初に添加する。これは第一および第二アミンのメチル化において一般的な技術EschweilerClarkeメチル化である。第二アミンの場合、ギ酸およびホルムアルデヒド溶液の半分量を添加する。時には、充分に溶解させるためにいくらかのさらなる水が必要とされる。実施例10:方法10:N-3-トリメチルアンモニウムプロピル-ジエチルアミンブロマイドハイドロブロマイド17、fw=334.14の調製26.10gの3-ブロモプロピルトリメチルアンモニウムブロマイド100mmole、fw=261.01を500mLのエーレンマイヤーフラスコ内で200mLの撹拌アセトニトリル磁気撹拌に懸濁する。21.95gのジエチルアミン300mmole、fw=73.14を添加し、そして懸濁液を室温にて一晩18時間撹拌する。この間、反応混合物は均質になる。反応物を55°Cに2時間加熱し、反応を完了させる。反応混合物を室温に冷却し、混合物が酸性pH<2.0、pH試験紙になるまでガス状のHBrを添加し、そして生成物は白色結晶として結晶化する。もし結晶化が起こらないまたはもし透明な油を形成するときには、ガラスフラスコの内側をこすり、結晶化を誘導する。または種晶を添加し、次いで混合物を、室温にて約3時間撹拌する。その間に、結晶が形成し始める。200mLのアセトンを撹拌混合物に添加し、次いで4°Cにて一晩18時間撹拌し結晶化を完了させる。混合物を濾過し、次いで白色結晶生成物を25mLのアセトンで洗浄する。乾燥窒素を通して生成物を乾燥し、続いて真空オーブン内で50°Cにて一晩18時間乾燥させる。この手順は、典型的にはHPLCによる96~98の純度である白色微結晶生成物30.4g、収率91を生成する。無水エタノールおよびイソプロパノール50/50v/vの熱混合物を使用して再結晶化を行う。30.0gの粗ハイドロブロマイド生成物を最少量の熱エタノール/イソプロパノール約45mLで溶解する。溶液が強酸性pH<2.0、pH紙になるまでガス状のHBrを暖かい溶媒溶液内に注意して吹き込み、次いで1~2分継続させる。無水エタノール内でガス状HBrを泡立てることは、強い発熱プロセスである。蓋付きフラスコを約3時間の間にわたって室温に冷却する。美しい白色結晶が生成する。次いで、フラスコを4°Cにて一晩冷却する。白色結晶を、焼結ガラスフィルタを使用して室温にて速やかに濾過し、25mLのアセトン/イソプロパノール50/50v/vで洗浄し、次いで純粋なアセトン、次いでジエチルエーテルで洗浄する。生成物を真空オーブンで50°Cにて一晩乾燥させ、次いでガラスデシケータ内のP2O5上で保管する。この再結晶化方法は、最初の純度が>95の場合、99のHPLC純度で26.1g87の再結晶化収率の精製生成物を生産する。実施例11:N,N,N’,N’-テトラメチル-N-3-ホスホノプロピル-1,3-プロパンジアンモニウム二分子内塩60、fw=252.38方法11a:N,N,N’,N’-テトラメチル-N-3-ジエチルホスホノプロピル-1,3-プロパンジアミンジエチルエーテルブロマイドハイドロブロマイド79d、fw=470.24の調製260.5gの新たに蒸留したN,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-プロパンジアミン2.0モル、fw=130.24および520mLのアセトンを、メカニカルスターラーおよび温度計を備え付けた2Lのフラスコ内に入れる。温度を約45°Cに保つ。260mLのアセトン中の259.1gのジエチル3-ブロモプロパンホスホネート1.0モル、fw=259.09の溶液を、撹拌アミン溶液に七7時間の間にわたってゆっくり添加する。粘着性の白色結晶状固形物または透明な粘性油が、反応中において数分で溶液から現れる。混合物を室温にて一晩18時間撹拌し、次いで短時間で4°Cに冷却する。固形物を、焼結ガラスを通じて濾過するか、または反応液をデカントして、粘性油から除くかのいずれかである。濾液または上澄み液から溶媒を取り除くことができ、次いで過剰な未反応のジアミンを取り除くことができる。粗生成物を、最少量の熱無水エタノール450~500mLに溶解する。熱い間に溶液を濾過し、次いで溶液がわずかに酸性PH=4~5、pH紙になるまで、混合物内でガス状のHBrを非常に注意して吹き込む。溶液を室温に冷却し、次いで4°Cに冷却し、そして一晩置く。400mLの冷たいアセトン/ジエチルエーテル50/50v/vを添加し、そして4°Cにて三3以上の時間置く。反応混合物を、焼結ガラスフィルタを使用して室温にて速やかに濾過し、次いで固形物塊をジエチルエーテルで洗浄する。潮解性の白色固形物を真空オーブンで50°Cにて一晩乾燥させ、ガラスデシケータ内のP2O5上で保管する。この方法は、HPLCによって94~98純度の約430gの粗生成物を生産する。方法11b:423.3gの上記生成物0.90モル、fw=470.24および900mLの37塩酸を、磁気撹拌棒およびねじ付のテフロンキャップを備え付けた1.7リットルの厚肉のガラス耐圧容器内に入れる。混合物を80°Cに加熱し、約21時間撹拌し、焼結ガラスを通じて濾過しそして室温に冷却する。溶媒および揮発性酸を、真空下、ロータリーエバポレータを使用して取り除く。800mLの無水エタノールを添加し、次いで混合物を撹拌しながら短時間で沸騰する付近に加熱し、そして最終的に室温に冷却する。エタノールおよび他の揮発性物質を、真空下、再度完全に取り除く。淡黄色残留物を最少量の熱無水エタノール400~500mLに溶解させ、次いでトリエチルアミンを、撹拌しながら溶液のpHが中性付近pH=7.0、pH試験紙になるまで滴下添加する。混合物を室温に冷却し、次いで4°Cにて一晩18時間置く。白色結晶状固形物が形成される。焼結ガラスを使用して、室温での迅速な濾過によって白色結晶を得、そしてアセトン/ジエチルエーテル50/50v/vで洗浄する。生成物を、まず乾燥窒素をフィルタベッドに通過させることによって最初に乾燥させ、次いで50°Cの真空オーブン内で乾燥させる。この加水分解方法および結晶化は、98~99のHPLC純度である約202g89の精製生成物を生産する。改変例:ホスホネートエステルの加水分解において、37のHClの代わりに48のHBr水溶液を使用することができる。これは、ホスホノアルキル置換アミン-クワット化合物の調製における一般的な方法である。より高価なホスホン酸ジベンジルエステルの使用は、穏やかな触媒水素添加によってベンジル基を都合よく除去することが可能である。実施例12:方法12N-3-トリメチルアンモニウムプロピル-ジメチルアミンヒドロキシド29d、fw=350.56の調製108.6gの再結晶化N-3-トリメチルアンモニウムプロピルジメチルアミンクロライドハイドロクロライド500mmole、29a,fw=217.19を、ガラスフリー、ポリプロピレンフラスコ中で、CO2フリー、N2環境下、425mLの脱気、脱イオン水に溶解させる。117.0gの酸化銀505mmole、fw=231.74をその溶液に添加し、次いで、メカニカルポリプロピレン攪拌翼を用いて、48時間室温にて激しく撹拌する。その混合物を、窒素ガスで覆いながら、ポリプロピレンBuechnerフィルタ中のポリプロピレンフィルタ/フェルトを通じて、ポリプロピレン受用フラスコ内に濾過する。その無色透明の溶液を回転エバポレータに入れ、次いで、真空下にて、36~48時間の間にわたって水を部分的に取り除く一方で、外部ヒーティングバスを使用して、生成物粘性液を約50°Cに維持する。酸-塩基滴定ヒドロキシドおよびHPLC分析カチオンは、最終溶液が36のクワットヒドロキシドを含むことを示し;滴定は、残余AgおよびCl-が10ppm未満であることを示す。その溶液を、密封された清潔なポリプロピレン容器内に、室温にて保存する。生成量はほとんど定量的である。改変例:この方法は、一般的に、本明細書中に記載のほとんどのアミン-クワット緩衝剤に適用可能である。一般的に、アミド基または2-ヒドロキシエチル基を含む緩衝剤は、強い塩基性条件下では、安定性が制限されている。クロライド/ブロマイド塩である、これらの緩衝剤化合物は、イオン交換、電気分解および電気透析法を使用して、ヒドロキシド塩に変換するのに適切である。実施例13:方法13ビス[N-3-トリメチルアンモニウムプロピル-ジメチルアミン]カーボネート29e、fw=162.28の調製108.6gの再結晶化N-3-トリメチルアンモニウムプロピルジメチルアミンクロライド塩酸塩500mmole、fw=217.19を、ガラスフリー、ポリプロピレンフラスコにて、CO2フリー、N2環境下で、425mLの脱気、脱イオン水に溶解させる。139.0gの酸化銀600mmole、fw=231.74をその溶液に添加し、次いで、メカニカルポリプロピレン攪拌翼を用いて、48時間室温にて激しく撹拌する。その混合物を、窒素ガスで覆いながら、ポリプロピレンBuechnerフィルタ中のポリプロピレンフィルタ/フェルトを通じて、ポリプロピレン受用フラスコ内に濾過する。撹拌している濾液にCO2ガスをゆっくり吹き込み、ヒドロキシドをカーボネートに変換する。較正したガラス電極を有するpHメーターを使用して、定期的に溶液のpHをモニターする。最終pHが11.9±0.1の場合、その反応は完了したと考えられる。このpHでは、二酸化炭素との反応がずっと遅くなる。なぜなら、CO2とカーボネートとの反応が遅い一方、CO2とヒドロキシドとの反応は速いためである。その無色透明の水溶液を回転エバポレータに入れ、そして、真空下にて、36~48時間の間にわたって水を部分的に取り除く。この間、外部ヒーティングバスを使用して、生成物粘性液を約50°Cに維持する。酸-塩基滴定ヒドロキシドおよびHPLC分析カチオンは、最終溶液が38のクワットカーボネートを含むことを示し;原子吸光度は、残りのAgおよびCl-が1ppm未満であることを示す。その溶液を、密封された清潔なポリプロピレン容器内に、室温にて保存する。収率はほとんど100である。実施例14:微生物生育阻害アッセイ400μLのウェル容量を有する96ウェルプレートにて微生物生育阻害アッセイを実施する。本発明者の手中において、このようにして得られたデータは、従来の振盪フラスコで得られたデータとほとんど同じである一方、データ収集はより正確かつ使いやすいものである。単一の生物に対応する2つのプレートを同時に読むことができるように、2つの較正プレートリーダーを使用する。各プレートは、1つの生物について80セルを含み、そして4つの各緩衝剤を5つの濃度25、50、100、225、500mMそれぞれに有し、この緩衝剤と濃度との組み合わせ20を4連にする。これらのセルのそれぞれは、50μLの新鮮な較正された細胞培養物と、250μLの新鮮な滅菌細胞培養物を含んだ。さらに、各プレートは、50μLの新鮮な細胞培養物を加えた250μLの滅菌済みの緩衝剤非含有生育培地を有する8つの同一のセル、および300μLの滅菌生育培地を有しかつ生物を含まない8つのセルを含んだ。所定の期間において、15~60分ごとに600nmにて光散乱/吸光度測定によって微生物の生育を測定する。15分ごとに、各プレートを撹拌/振動し、生物を再懸濁しかつ給気を促進する;このプロセスを、吸光度の各読み取り直前に繰り返す。各培地について、滅菌培地の6つのボトルを調製し、各緩衝剤濃度0、30、60、120、270、600mMにつき1つであり、各々をプレート中で希釈したときに、所望の濃度が得られる。培地成分以下参照、添加緩衝剤および水を混合し、次いでpHを適切な値に調整する。培地の各ボトルを熱滅菌121°C、15psig、20分し、冷まし、そして必要に応じて、37HClまたは50NaOHを用いて滅菌様式にてpHを適切な値に調整する。これらの生物を用いる従前の経験に基づいて、一連の微生物生育測定を実施し、最適生育条件を決定する。4つのpH値6.0、6.5、7.0、7.5それぞれにて各生物に特有な4つの異なる培地組成物を、3つの温度23°C、30°C、37°Cで測定する。幸いにも、以下に挙げる4つの生物全てにつて7.0±0.1の同じpHを使用することができる、ほぼ最適な生育条件の組合せが発見された:培地の1リットルについての生育培地の組成を以下に挙げる。熱滅菌の前および後の両方でpHを7.0±0.1に調整する。添加のカチオン緩衝剤が、滅菌濾過により熱滅菌前および熱滅菌後に添加された場合、同様の生育結果が得られる。メタノールを含むいくつかの有用な生育培地がピキアPichiaについて知られているが、現状では、ME培地は同じように良好であり、そしてメタノールの蒸発は問題ではない。以下の量は、滅菌生育培地中g/Lとして示す。改変ME培地:15.0gグルコース5.0g肉ペプトン20.0g麦芽抽出物2.0gNH42SO4改変TS培地:2.5gグルコース17.0gカゼインペプトン3.0g大豆ぺプトン5.0gNaCl2.5gK2HPO4改変PM培地:2.5gグルコース10.0g肉ペプトン10.0gカゼインペプトン10.0gグリセリン1.5gK2HPO40.5gNH4Cl0.5gMgSO47H2Oこれらの試験における緩衝剤は、DEAGA、MEAGA、MOGA、DIMEGA、DEGA、TRIS、MESおよびTAPSである。DEAGA、MEAGA、MOGA、DIMEGAおよびDEGAの構造は、全て本発明の範囲内であり、本明細書にて提供される。TRIS、MESおよびTAPSは、当該技術分野において公知の従来型の緩衝剤である。細菌および酵母種を、各生育培地において生育させ、そして数回計数する。時間の関数として既知密度の新鮮な、安定な、再現性のある培養物を得る。段階希釈を行い、次いで、プレート計数を行うことによる通常の方法にて、微生物計数を実施する。各培養物を3回希釈およびプレートし、その値を平均する。培養物が適切な微生物密度cfu/mLに達したら、2つの96ウェルプレートを上記のように迅速にロードし、そして2つの適合したプレートリーダーを使用してプレート読み取りを開始する。生育結果を図1~4に示す。これらは、種々の緩衝剤濃度にて、本発明の範囲内外の上記緩衝剤を含む生育培地における、4つの異なる種の微生物の生育の比較を示すグラフである。このタイプの比較生物学的研究の解釈において、注意が払われなければならない。この場合、同じpHにて異なるpKa値を有する異なる緩衝剤の比較は、いくつかの緩衝剤が主に塩基性の形態にありMES、DEAGA、いくつかは主に酸性の形態にありTAPS、DEGA、そしていくつかは中間にあることを意味する。さらに、いくつかの緩衝剤がカチオン性であり、いくつかはアニオン性であり、いくつかは中性であり、そしていくつかは中性-両性イオン性である。しかしながら、それぞれの緩衝剤についてpH=PKaの場合、種々のpH値で同じ生物の生育を比較することによって、さらに悪い状況が起こり得る。上記注意を念頭において、微生物生育結果に関するいくつかの有用な一般化がなされ得る。a3つの生育培地のいずれにおいても、8つの緩衝剤5つはカチオン性のいずれについても急性毒性の兆候はない。b5つのカチオン緩衝剤は、3つの生育培地の全てと完全に相溶性があり、滅菌前または後のいずれにおいても、沈殿、色形成または臭気形成の形跡はない。cカチオン緩衝剤は、標準オートクレーヴ条件および滅菌濾過法に耐える。d試験された3つの標準緩衝剤において、より高い濃度での生育阻害は、TRIS>MES>TAPSの順であり、試験された全ての8つの緩衝剤のうち最も良いものは、一貫してTAPSである。eエシェリシアEscherichiaは独特である;小さな違いはあるが、一般に、いずれの濃度でもいずれの緩衝剤によってもほとんど生育阻害がない。f対照的に、サッカロマイセスSaccharyomycesは、全ての緩衝剤の高濃度に対して最も感受性がある。g4つの生物の全てが、5つのカチオン緩衝剤が全体として互いに類似することを示し、TRIS1/0よりも良く、かつMES0/1-とほぼ同じであり、かつTAPS0/1-ほど良くない。h5つのカチオン緩衝剤の全てが、100mM以下の濃度では生物のいずれにおいても顕著な生育阻害がないことを示す。iシュードモナスPseudomonasは、カチオン緩衝剤間で顕著な違いを示す:DEAGAおよびMEAGAがDIMEGAおよびDEGAよりも明らかに良く、MOGAは、中間である。そして5つのカチオン緩衝剤の全てがTRISよりも良い。j類似のpKa値を有する緩衝剤の比較は、新たな傾向を示すわけではなく、すでに上記した傾向を単に補強する:DEAGA6.1およびMES6.1はほぼ同じ作用を有し、DIMEGA7.9は、TRIS8.1よりも良く、TAPS8.4は、DEGA8.5よりも良い。実施例15:pH緩衝剤におけるpKa値の精密な測定法これらの研究にて高純度分析品質試薬:塩化カリウム、水酸化カリウム、標準一塩基性酸フタレートカリウム塩primarystandardpotassiumacidphthalateKAP、Baker、18メグオーム脱イオン化二回蒸留水CO2フリーを使用する。ハイドロクロライドまたはハイドロブロマイド塩としての緩衝剤は、有機溶媒から注意深く再結晶化される。HPLCによって測定するときに純度が99.5以上になるまで、ガス状のハイドロジェンクロライドまたはハイドロジェンブロマイドを少量の過剰量で含む。それらを真空オーブンで50°Cにて18~24時間乾燥させ、ガラスデシケータ内のP2O5上で保管する。残っている不純物は、不活性の水/溶媒および残っているHClまたはHBrの痕跡だけである。ほとんどの緩衝剤は大気中で安定であり;いくつかは幾分吸湿性である。緩衝剤化合物の計量の間、大気中の湿度の吸収を妨げまたは最小限にするために注意をする。脱気、脱イオン水および標準化容量フラスコを使用して、10mM緩衝剤および80mMKClを含む溶液を注意して調製する。KAPに対して注意して標準化した100mMのカーボネートフリーKOHを使用し、各緩衝剤化合物について6つの独立したpH滴定を実施する。75mL被覆ガラス滴定セル、ModelDG115SC組合せpH電極Ag/AgCl参照および正確な10mL自動ビュレットを有するMettler-ToledoColumbus、OHModelT50AutomaticTitratorを使用して、滴定を実施する。LabX滴定用ソフトウェア、バージョン2.5によって、滴定装置を制御しかつデータを回収する。10.00±0.05°C、25.00±0.05°Cまたは40.00±0.05°Cにて滴定セルをサーモスタットで制御する。NIST-トレーサブル水銀温度計を使用して温度を測定する。エンドポイントがビュレットの5mLデリバリーポイントに近くなるように、滴定を調整し、100μLの増加体積および連続撹拌によって増加滴定incrementaltitrationsを実施する。読み取りが記録される前の各増加加算incrementaladdition10~30秒後に、系が決定される。温度範囲10~40°Cにおいて2、4、7、10、12における正確に知られた値を有する、正確なNIST-トレーサブル緩衝剤±0.001pH単位を使用するOaktonInstrumentsVernonHillsIL。pH=2、4、10および12にて電極を較正する。PH=7緩衝剤を独立して測定する。もしpH=7測定が±0.002pH単位まで正確であれば、滴定を実施する。もしそうでなければ、較正を繰り返す。各滴定実験前にpH較正を実施する。3.5より小さく、または10.5より大きなpKa値を有する緩衝剤については、濃度緩衝剤、KOH、KClを5倍または10倍まで増加させる。これらの条件下、1または2回の滴定のみを実施し、そしてpKa値を±0.2logK単位と見積もる。MartellおよびMotekaitisのPKASソフトウェアパッケージMartellAEMotekaitisRJDeterminationandUseofStabilityConstants2ndedVCHPublishersNewYork1992ISBN15608151167を使用して実験的な滴定データを分析する。Fortran77におけるオープンソースg77FortranコンパイラーwwwnengusuceefacultygurroClassesClassesFall2002Fortran77Fortran77Coursehtmlからダウンロードするを使用し、デスクトップPCコンピュータ上でPKASソフトウェアを作動させる。各作動からのデータを、滴定ソフトウェアからフォーマットされたExcel表計算ソフト内に移行切取り/貼付けし、そして適切なフォーマットされた形態にてPKASにおけるデータインプットファイル内に移行切取り/貼付けする。全ての滴定において、緩衝剤の濃度および残余の強酸の量をリファインするrefined。pKa範囲3.5~10.5において、pKaリファインメントに使用されるデータポイントは、それらが利用することができる場合、0.1~1.2等量範囲に制限される。選択された化合物について、信頼限界を有する、正確で、充分にリファインされたpKa結果が、以下に示される。実施例16:pH緩衝剤のpKa値のおおよその測定非反応性不純物が>5HPLCである場合、反応性不純物が>1HPLCである場合、不充分な緩衝剤しか利用可能でない場合、または著しく劣った曲線適合が上記方法にて見られる場合、この方法を用いる。実験的方法は、上記方法とほとんど同じであるが、実験的体積-pHデータを別に処理する。通常、1回または2回の滴定のみ実施する。半-当量点にてpKaは滴定曲線のpHと同じであると推定される。推定pKa値は、不純物の性質および量に依存し、±0.1程度と良くまたは±0.5程度と悪い。実施例17.緩衝剤純度のHPLC分析方法17a-弱い混合モード-カチオン交換逆相:DionexESABiosciencesChelmisfordMACoronaPlusCAD検出器および5μm100Å46×150mmPrimeSep200混合モードクロマトグラフィーカラムSIELCTechnologiesProspectHeightsILと並行してWaters996PDA検出器を備えたWatersCorpMilfordMA勾配HPLCを使用して純度分析を実施した。カチオン緩衝剤およびそれらのほとんどの不純物は、ほとんどUVを吸収しないので、CAD検出器が必要である;しかしながら、ブロマイドアニオンおよびいくつかの緩衝剤不純物はUVを吸収する。サンプル注入:A緩衝液中の5mg/mLサンプル溶液5μL流速:1.0mL/分A緩衝剤:95H2O0.2v/vトリフルオロ酢酸を有する5CH3CNv/vB緩衝剤:25H2O0.2v/vトリフルオロ酢酸を有する75CH3CNv/v勾配方法:100A0~1分100Aから50A/50B1~21分50A/50B21~26分50A/50Bから100B26~27分100B27~30分方法17b-強い混合モード-カチオン交換逆相:DionexESABiosciencesChelmisfordMACoronaPlusCAD検出器および5μm100Å46×150mmPrimeSepA混合モードクロマトグラフィーカラムSIELCTechnologiesProspectHeightsILとタンデムにWaters996PDA検出器を備えたWatersCorpMilfordMA勾配HPLCを使用して純度分析を実施した。サンプル注入:A緩衝液中の5mg/mLサンプル溶液5μL流速:1.0mL/minA緩衝剤:100H2O0.2v/vトリフルオロ酢酸を有する0CH3CNv/vB緩衝剤:25H2O0.2v/vトリフルオロ酢酸を有する75CH3CNv/v勾配方法:100A0~1分100Aから100B1~21分100B21~26分方法17c-HILICDionexESABiosciencesCoronaPlusCAD検出器および5μm100Å46×250mmObeliscNクロマトグラフィーカラムSIELCTechnologiesProspectHtsILとタンデムにWaters996PDA検出器を備えたWatersCorpMilfordMA勾配HPLCを使用して純度分析を実施した。サンプル注入:A緩衝液中の5mg/mLサンプル溶液5μL流速:1.0mL/分A緩衝剤:25H2O0.1v/vトリフルオロ酢酸を有する75CH3CNv/vB緩衝剤:70H2O0.1v/vトリフルオロ酢酸を有する30CH3CNv/v勾配方法:100A0~10分100Aから100B10~20分100B20~25分本発明の種々の実施形態による例示の緩衝剤化合物の構造および名前が以下の頁に示される。緩衝剤化合物の全てが、名前によって特定され、かついくつかは化合物番号および頭字語により特定される。これらは、緩衝剤の技術分野にて共通のプラクティスにより作られる。本発明の種々の実施形態による例示の反応および化合物が以下の表1に示される。表1の化合物の番号は、化合物の構造および名前を示す、それ以前の頁の化合物の番号に対応する。方法の番号は、同じ番号を有する実施例に相当する。本明細書に開示されおよび請求の範囲に記載された組成物および方法の全ては、本開示の観点および当業者に知識に基づいて、過度の実験なく当業者によってなされおよび実行され得る。本発明の組成物および方法は、特定の好ましい実施形態の観点にて記載されているが、本発明の概念、精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の組成物および/または方法ならびに方法の中のステップまたは一連のステップに、変形が適用され得ることは当業者にとって明らかである。より詳細には、化学的または物理的に関連する特定の薬剤が、本明細書に記載の薬剤と置換され得る一方、同じまたは類似の結果を達成し得ることは明らかであり得る。当業者にとって明らかである全てのそのような類似の置換および改変は、添付の請求の範囲によって特定されるように、本発明の精神、範囲および概念の内にあると考えられる。"