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明細書 :光分解性カップリング剤

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第5196287号 (P5196287)
公開番号 特開2007-186472 (P2007-186472A)
登録日 平成25年2月15日(2013.2.15)
発行日 平成25年5月15日(2013.5.15)
公開日 平成19年7月26日(2007.7.26)
発明の名称または考案の名称 光分解性カップリング剤
国際特許分類 C07F   7/18        (2006.01)
C07D 207/452       (2006.01)
FI C07F 7/18 CSPT
C07D 207/452
請求項の数または発明の数 7
全頁数 42
出願番号 特願2006-007691 (P2006-007691)
出願日 平成18年1月16日(2006.1.16)
審査請求日 平成20年12月15日(2008.12.15)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】592218300
【氏名又は名称】学校法人神奈川大学
発明者または考案者 【氏名】山口 和夫
個別代理人の代理人 【識別番号】100069073、【弁理士】、【氏名又は名称】大貫 和保
【識別番号】100102613、【弁理士】、【氏名又は名称】小竹 秋人
審査官 【審査官】柿崎 美陶
参考文献・文献 特開2003-321479(JP,A)
Journal of the American Chemical Society,1983年,Vol.105,p.674-676
Nucleic Acids Research,1996年,Vol.24,p.3031-3039
調査した分野 C07F 7/18
C07D 207/452
CA/REGISTRY(STN)
特許請求の範囲 【請求項1】
下記一般式(1)で表されることを特徴とする光分解性カップリング剤。
【化1】
JP0005196287B2_000066t.gif

(1)

(一般式(1)中、Xはアルコキシ基、Rは水素又はアルキル基であり、nは1~20である。)
【請求項2】
下記一般式(2)で表されることを特徴とする光分解性カップリング剤。
【化2】
JP0005196287B2_000067t.gif


【請求項3】
下記一般式(3)で表されることを特徴とする光分解性カップリング剤。
【化3】
JP0005196287B2_000068t.gif


(一般式(3)中、Xはアルコキシ基又はクロロ基、Rは水素又はアルキル基であり、nは1~20である。)
【請求項4】
下記一般式(4)で表されることを特徴とする光分解性カップリング剤。
【化4】
JP0005196287B2_000069t.gif

【請求項5】
下記一般式(5)で表されることを特徴とする光分解性カップリング剤。
【化5】
JP0005196287B2_000070t.gif

【請求項6】
下記一般式(6)で表されることを特徴とする光分解性カップリング剤。
【化6】
JP0005196287B2_000071t.gif


【請求項7】
下記一般式(7)で表されることを特徴とする光分解性カップリング剤。
【化7】
JP0005196287B2_000072t.gif
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、光分解性カップリング剤に係り、より詳しくは、2つの反応性基の間に光分解性基を備えた光分解性カップリング剤に関する。
【背景技術】
【0002】
[背景1]
シランカップリング剤において有機材料と反応する官能基は種々開発されているが、有機化合物の分野で最も代表的な官能基であるヒドロキシ基やカルボキシ基を持つシランカップリング剤の合成は難しく、従来、Sagivらが報告したように、薬品による化学反応による変換によりこれら官能基を導入する手法が考えられている(非特許文献1)。
【0003】
これに対し、本発明者は、図14に示されるように、ヒドロキシ基やカルボキシ基を光分解性2-ニトロベンジルで保護したシランカップリング剤を合成し、表面修飾、光照射によってシリコンウェハ、ガラスなどの無機材料表面へのヒドロキシ基やカルボキシ基の導入について検討してきている。このような手法により、Sagivらが報告した変換反応に様々な厳しい条件が必要となる化学反応による変換ではなく、光反応による定量的な官能基の導入が可能になり、また、光照射により中性条件下で被保護基の脱保護が可能になるので、マスキングにより特定の場所を選択して脱保護することが可能となる。
【0004】
また、近年、生体のメカニズムを調べる研究は、DNAチップを使用することにより飛躍的に進んでいる。このDNAチップは、ガラスなどの基板上に多種類のDNA断片や合成オリゴヌクレオチドを固定したもので、多くの遺伝子の動き具合(発現)を一度に測定したり、特定の遺伝子がゲノムに存在するかどうか、異変を起こしていないかどうかなどを調べる目的にも使われている。また、昨今においては、たくさんの遺伝子を一度に細胞に導入してその効果を調べる目的にも使われている。
このようなバイオセンサーチップの開発において、ガラスなどの基板にタンパク質を固定化する際に、その架橋剤としてシランカップリング剤が使用される。
【0005】
本発明者も生体分子の固定化を目的として図15に示されるように、末端に活性エステル(succinimidyl ester)を含むシランカップリング剤を合成し、DNAを固定化することに成功している。これにより、アミノ基の導入→活性エステル化→DNAの固定というような従来の長い過程を踏む必要がなくなり、またそれに伴う固定化率の減少などの問題を解決することが可能になる。
【0006】
このように本発明者がこれまでに行なってきた特定部位への官能基の導入を目的とした光分解性基を含むシランカップリング剤、及び生体分子の固定化を目的とした活性エステルを含むシランカップリング剤は、それぞれに大きな利点を有しているので、
これら両方の特徴をあわせ持つようなカップリング剤が合成されれば、生体分子のパターニングが可能となり、
表面に固定化した生体分子を光照射により脱離、回収することが可能となる。
【0007】
[背景2]
また、マレイミドを含むシランカップリング剤は、マレイミド化合物がチオール分子と塩基を必要とせずに中性条件で反応し、しかもその反応が速いことから、バイオセンサーチップとして有用である。
【0008】
従来、図16に示されるように、アミノ基を含むシランカップリング剤を用いて無機基板表面上で単分子幕を形成させ、架橋剤を用いてアミノ基からマレイミドへ変換させ、チオールで修飾されたDNAを基板上へ共有結合で固定する手法がLinda らによって報告されている(非特許文献2)。
【0009】
しかし、この方法は「アミノ基の導入→マレイミドへの変換」という段階を経てマレイミドの基板を調製しているので固定化率が悪い。このため、無機材料表面を修飾した直後に中間工程を経ることなくチオール分子の固定が可能となり、その後、光照射により切り離して回収が可能になるカップリング剤が存在すれば、固定化率を高めることが可能となり、また、容易な回収が可能となる。
【0010】
[背景3]
さらに、親水性連鎖と疎水性連鎖からなる両親媒性ブロックコポリマーは、その親水性連鎖、疎水性連鎖の組み合わせや調整する溶液によって、低分子の両親媒性物質と同様に様々な会合状態を形成することが知られており、この両親媒性ブロックコポリマーでベシクル構造が形成されることが知られて以来、低分子ベシクルに比較した高分子ベシクル(ポリマーソーム、polymersome)についてさまざまな研究がなされている。このポリマーソームは内部に空孔を有するナノカプセルであり、高分子ミセルと同様に薬物送達用キャリヤーとしての利用が期待できる。
【0011】
高分子ミセルは疎水性化合物を内包するには優れているといえるが、イオン性の水溶性薬剤を内包するにはポリマーと静電相互作用により会合させ、PIC(Poly-ion complex)ミセルを形成させる必要がある。これに対し、ポリマーソームは内部に空孔を有し、希釈水溶液を用いて調製できることから、水溶性化合物もイオン化合物もそのまま内包することができると考えられる。また、高分子ミセルと同様にEPR効果が得られ、刺激性応答性ポリマーに利用できると考えられる。
【0012】
これらの利点から本発明者はブロックコポリマーからなるベシクルであるポリマーソームの研究を行ってきており、ポリエチレンオキシド(PEO)の末端に光分解性構造を介して活性エステルを導入した化合物や、ポリスチレン(PSt)の末端に光分解性構造を介して活性エステルを導入した化合物を合成するに至っている。
【0013】
しかしながら、このような化合物は分子量が異なる化合物を合成する度に再び合成する必要があるので、分子量が異なる化合物を両末端に導入できるリンカーがあれば有用である。即ち、同一分子内にスペーサを介して2個の異なる有機反応性基を有する架橋剤があれば、蛋白質を含む生体高分子の集合体の解析や、共有結合を導入することによる蛋白質の集合体構造の安定化、固定化のために利用することが可能となる。
【0014】
集合体の解析では架橋により、サブユニットから成るオリゴマー蛋白質や膜結合蛋白質、あるいは核酸結合蛋白質などの分子集合体の各成分の空間的な配置(四次元構造)に関する情報が得られる。また、分子間だけではなく分子内反応によって、蛋白質の官能基相互の配置や距離を調べるためにも利用できる。この際、架橋剤のスペーサー部位に光分解性基が含まれていれば、架橋剤生成物の解析が容易となる。
【0015】

【非特許文献1】L. Netzer, J. Sagiv, J. Am. Chem. Soc, 105, 674 (1983)
【非特許文献2】Linda A. Chrisey et al, Nucleic Acid Res., 15, 3031-3039, (1996)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明者は、同一分子内にスペーサを介して異なる反応性基を備え、反応性基間を容易に切り離すことができるカップリング剤を利用すれば、上述した種々の問題を解決することが可能になると考えた。本発明の課題は、同一分子内に異なる反応性基を備えるヘテロ二価性のカップリング剤であって、両反応性基の間を容易に分解することが可能な新規な光分解性カップリング剤を提供することを主たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0017】
上記課題を達成するために、本発明に係る光分解性カップリング剤は、加水分解性シリル基、アミン反応性基、及びチオール反応性基からなる群から選択される2つの異なる反応性基を備え、この両反応性基の間に光分解性基を含むことを特徴としている(請求項1)。
【0018】
その一例として、無機材料と反応する反応性基と有機反応性基とを組み合わせた光分解性カップリング剤、即ち、一方の末端に加水分解性シリル基を有し、他方の末端にアミン反応性基又はチオール反応性基を有し、これら両末端基の間に光分解性基を含む光分解性カップリング剤が考えられる(請求項2)。
【0019】
例えば、加水分解性シリル基とアミン反応性基との間に光分解性基を含む光分解性カップリング剤としては、下記一般式(1)で表される構成が考えられる(請求項3)。
【0020】
【化1】
JP0005196287B2_000002t.gif
(一般式(1)中、Xはアルコキシ基又はクロロ基、Rは水素又はアルキル基であり、nは整数である。)
【0021】
また、加水分解性シリル基とチオール反応性基との間に光分解性基を含む光分解性カップリング剤としては、下記一般式(2)で表される構成が考えられる(請求項4)。
【0022】
【化2】
JP0005196287B2_000003t.gif
(一般式(2)中、Xはアルコキシ基又はクロロ基、Rは水素又はアルキル基であり、nは整数である。)
【0023】
さらに、異なる2つの反応性基の間に光分解性基を有する光分解性カップリング剤としては、有機反応性基と他の有機反応性基とを組み合わせたカップリング剤、即ち、一方の末端にアミン反応性基を有し、他方の末端にチオール反応性基を有し、これら両末端基の間に光分解性基を含む光分解性カップリング剤が考えられる(請求項5)。
【0024】
このようなものとしては、例えば、下記一般式(3)で表される構成が考えられる(請求項6)。
【0025】
【化3】
JP0005196287B2_000004t.gif

【発明の効果】
【0026】
以上述べたように、この発明に係る光分解性カップリング剤によれば、加水分解性シリル基、アミン反応性基、チオール反応性基の中から異なる2つの反応性基を組み合わせ、これら反応性基の間に光分解性基を有する構成としたので、異なる反応性基を備えるヘテロ二価性のカップリング剤において、光照射により両反応性基の間を容易に分解することが可能となる。
【0027】
光分解性基を間に有する2つの異なる反応性基は、加水分解性シリル基とアミン反応性基又はチオール反応性基とを組み合わせた光分解性シランカップリング剤であっても、アミン反応性基とチオール反応性基とを組み合わせた光分解性カップリング剤であってもよく、加水分解性シリル基とアミン反応性基とを組み合わせた光分解性カップリング剤を用いれば、生体分子のパターニングが可能となり、また、
表面に固定化した生体分子を光照射により脱離、回収することが可能となる。
【0028】
また、加水分解性シリル基とチオール反応性基とを組み合わせた光分解性カップリング剤を用いれば、無機材料表面を修飾した直後にチオール分子の固定が可能になるので、固定化率が高くなり、また、固定したチオール分子を光照射により切り離して容易に回収することが可能になる。
【0029】
さらに、アミン反応性基とチオール反応性基とを組み合わせた光分解性カップリグ剤を用いれば、分子量が異なる化合物を両末端に導入できるので、蛋白質を含む生体高分子の集合体の解析や、共有結合を導入することによる蛋白質の集合体構造の安定化、固定化のために利用することが可能となり、また、両反応性基の間に光分解性基が含まれているので、架橋剤生成物の解析が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
以下、この発明の最良の実施形態を説明する。
【0031】
本発明の光分解性カップリング剤は、下記一般式(4)で表されるヘテロ二価性の架橋剤であり、無機材料と反応する加水分解性を有するシリル基(加水分解性シリル基)、生体分子などのアミノ基と反応するアミン反応性基、及び生体分子などのチオール基と反応するチオール反応性基の中から選択された2つの異なる反応性基X,Yを有し、この2つの異なる反応性基の間に光分解性基を含有させたものである。すなわち、前記2つの異なる反応性基X,Yを光分解性基を有するスペーサRを介して連結させたものである。
【0032】
【化4】
JP0005196287B2_000005t.gif

【0033】
加水分解性シリル基は、加水分解して無機材料(ガラス、シリコンなど)と結合するものであり、アルコール型、クロロ型、酢酸型、オキシム型、アミド型、アセトン型などが利用可能であり、中でもクロロシリル基またはアルコキシシリル基が好ましい。
【0034】
アミン反応性基は、生体分子等にあるアミン官能基と共有結合するものであり、N-ヒドロキシスクシンイミド( NHS )エステル基、イミドエステル基、イソシアネート基、ニトロフェニルハライド基などが利用可能であり、好適な例としては、下記の構造式(5)で示されるN-ヒドロキシスクシンイミドエステル基を含有するものである。
【0035】
【化5】
JP0005196287B2_000006t.gif

【0036】
チオール反応性基は、生体分子等にあるチオール官能基と共有結合するものであり、マレイミド、ピリジルジスルフィド、チオフタルイミド、活性ハロゲンなどが利用可能であり、好適な例としては、下記の構造式(6)で示される マレイミドを包含するものである。
【0037】
【化6】
JP0005196287B2_000007t.gif

【0038】
スペーサRは、分枝鎖または直鎖の炭化水素などにより形成されてもよく、光分解性基は、光照射により離脱する任意の基をいい、例えば、2-ニトロベンジル誘導体骨格を有する基、ジメトキシベンゾイン基、2-ニトロピペロニルオキシカルボニル(NPOC)基、2-ニトロベラトリルオキシカルボニル(NVOC)基、α-メチル-2-ニトロピペロニルオキシカルボニル(MeNPOC)基、α-メチル-2-ニトロベラトリルオキシカルボニル(MeNVOC)基、2,6-ジニトロベンジルオキシカルボニル(DNBOC)基、α-メチル-2,6-ジニトロベンジルオキシカルボニル(MeDNBOC)基、1-(2-ニトロフェニル)エチルオキシカルボニル(NPEOC)基、1-メチル-1-(2-ニトロフェニル)エチルオキシカルボニル(MeNPEOC)基、9-アントラセニルメチルオキシカルボニル(ANMOC)基、1-ピレニルメチルオキシカルボニル(PYMOC)基、3′-メトキシベンゾイニルオキシカルボニル(MBOC)基、3′,5′-ジメトキシベンゾイルオキシカルボニル(DMBOC)基、7-ニトロインドリニルオキシカルボニル(NIOC)基、5,7-ジニトロインドリニルオキシカルボニル(DNIOC)基、2-アントラキノニルメチルオキシカルボニル(AQMOC)基、α,α-ジメチル-3,5-ジメトキシベンジルオキシカルボニル基、5-ブロモ-7-ニトロインドリニルオシキカルボニル(BNIOC)基等を挙げることができるが、下記一般式〔7〕で表されるシラン化合物におけるように、2-ニトロベンジル誘導体骨格を有する基が特に好ましい。
【0039】
上述したように、前記(4)式で示される構造を有していれば、加水分解性シリル基、アミン反応性基、チオール反応性基、光分解性基、スペーサの各構造は特に限定されるものではないが、加水分解性シリル基とアミン反応性基との間に光分解性基を有する光分解性カップリング剤としては、下記の一般式(7)で表される化合物が好ましい。
【0040】
【化7】
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一般式(7)中、Xはアルコキシ基、Rは水素又はアルキル基であり、nは整数を表す。
【0041】
アルコキシ基としては、特に制限されるものではないが、炭素数1~6のアルコキシ基であることが好ましく、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポシキ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基等を挙げることができ、これらの中でもメトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
【0042】
また、アルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよく、また不飽和結合を有していてもよく、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基や、ホルミル基、アセチル基等のアシル基などの置換基を有していてもよい。上記アルキル基としては、炭素数は特に制限されるものではないが、炭素数1~6のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基等のアルキル基や、ビニル基、アリル基、2-プロペニル基、2-ブテニル基、2-ペンテニル基、2-ヘプチニル基等のアルケニル基や、プロパルギル基等のアルキニル基等を具体的に挙げることができ、これらの中でも特にメチル基を好適なものとして挙げることができる。
【0043】
尚、一般式(7)中、nは、出発原料の入手の容易さの点から、1~20の整数であることが好ましく、2~15の整数であることがより好ましい。
【0044】
このようなカップリング剤は、特定部位への官能基の導入を目的とした光分解性基を含むシランカップリング剤、及び、生体分子の固定化を目的とした活性エステルを含むシランカップリング剤の有していた利点を併せ持っており、図1に示されるように、生体分子のパターニングを可能し、
また、連結部(スペーサ)に光分解性基を有しているので、表面に固定化した生体分子を光照射により容易に脱離、回収することが可能になる。
【0045】
また、加水分解性シリル基とチオール反応性基との間に光分解性基を有する光分解性カップリング剤としては、下記の一般式(8)式で表される化合物が好ましい。
【0046】
【化8】
JP0005196287B2_000009t.gif
一般式(8)中、Xはアルコキシ基又はクロロ基、Rは水素又はアルキル基であり、nは整数を表す。
【0047】
アルコキシ基、アルキル基、及びnは、前記一般式(7)におけるアルコキシ基、アルキル基、及びnと同じである。
このようなカップリング剤は、マレイミド基がチオール分子と塩基を必要とせずに中性条件で反応し、しかもその反応が速いことから、図2に示されるように、無機材料表面に修飾した直後にチオール分子の固定が可能であり、その後、光照射によって切り離し回収が可能である。
【0048】
さらに、アミン反応性基とチオール反応性基との間に光分解性基を有する光分解性カップリング剤としては、下記(9)式で表される化合物が好ましい。
【0049】
【化9】
JP0005196287B2_000010t.gif

【0050】
このようなカップリング剤は、その両末端部に有機官能基を有するので、蛋白質を含む生体高分子の集合体の解析や、共有結合を導入することによる蛋白質の集合体構造の安定化、固定化を図ることができ、また、スペーサ部位に光分解性基が含まれているので、架橋剤生成物の解析が容易となる。
【0051】
以下において、実施例により、上述した各光分解性カップリング剤をより具体的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。尚、以下の実施例において、水とはイオン交換蒸留水を指す。
【実施例1】
【0052】
加水分解性シリル基とアミン反応性基とを光分解性基を有するスペーサで連結した光分解性カップリング剤の実施例(1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネート の合成)
【0053】
図3に示される工程により合成した。先ず、200 mLナスフラスコに4-ヒドロキシ-3-メトキシアセトフェノン16.6 g (0.10 mol)、K2CO311.6 (0.12 mmol)、アセトン 100 mL入れ30分間室温で撹拌した。その後、ベンジルブロミド 20.5 g (0.12 mol)を入れ80℃で4時間還流を行なった。それを濃縮し、水 100 mL加え、クロロホルム (100 mL×4 times)で抽出した。その有機層を無水 MgSO4で乾燥、ろ過、濃縮を行った。得られた白色結晶を酢酸エチルで再結晶し白色粉体22.0 g (85.9 mmol)の目的物(4-ベンジルオキシ-3-メトキシアセトフェノン)を得た(化10:ステップ1)。
【0054】
【化10】
JP0005196287B2_000011t.gif

【0055】
上記合成した4-ベンジルオキシ-3-メトキシアセトフェノンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000012t.gif
【0056】
次に、300 mL フラスコに4-ベンジルオキシ-3-メトキシアセトフェノン9.21g(36.1 mmol)acetic acid 110 mL fuming nitric acid 11 mL 入れ、氷浴中で終夜撹拌した。その後、water を100 mL 入れ10分撹拌後、濾過し、固体を ethyl acetate と hexane を用いて再結晶を行い、ろ過、真空乾燥し黄色結晶の目的物(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン)を得た(化11:ステップ2)。
【0057】
【化11】
JP0005196287B2_000013t.gif

【0058】
上記合成で得られた4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000014t.gif
【0059】
次に、500 mL ナスフラスコに4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン17.07 g (56.66 mmol)、トリフルオロ酢酸 170 mLを入れ、終夜撹拌した。その後、濃縮し、5 % NaHCO3 200 mLを入れ撹拌し、次いで2M HCl 50 mLを加え、酢酸エチル(150 mL×3 times)で抽出した。その有機層を無水 MgSO4で乾燥、ろ過、濃縮を行ない、酢酸エチルを用いて再結晶し、黄色結晶 7.45 g (35.28 mmol)の目的物(4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン)を得た(化12:ステップ3)。
【0060】
【化12】
JP0005196287B2_000015t.gif

【0061】
上記合成した4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000016t.gif
【0062】
次に、窒素置換した500 mL二口ナスフラスコに4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン 5.00 g (23.68 mmol)、炭酸カリウム 3.93 g (28.42 mmol)、乾燥 CH3CN 200 mL入れ窒素雰囲気下で60分間室温にて撹拌した。その後、アニルブロミド 2.42 mL (28.42 mmol)を入れ窒素雰囲気80℃で3時間還流した。それを濃縮し、水 300 mL、2 N HCl 20 mL加え、クロロホルム (200 mL×3 times)で抽出した。その有機層を無水 MgSO4で乾燥、ろ過後、エバポレーターで濃縮し、黄白色固体5.90 g (23.48 mmol)の目的物(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン)を得た(化13:ステップ4)。
【0063】
【化13】
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【0064】
上記合成した4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000018t.gif
【0065】
次に、300 mLナスフラスコに4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン 5.75 g (22.80 mmol)、THF 50 mL、メタノール 100 mLを入れ氷浴中で攪拌しながら、ソジウムテトラヒドロボレート 2.60 g (68.64 mmol)を少しずつ加えた。そのまま氷浴中で30分間攪拌し、室温で3時間攪拌した。これをエバポレーターで濃縮し、H2O 100 mL、2N HCl 20 mLを加え30分攪拌した後、クロロホルム (150 mL×3 times)で抽出し、クロロホルム層を無水 MgSO4で乾燥し、ろ過後、エバポレーターで濃縮し、黄白色固体5.66 g (22.35 mmol)の目的物(1-〔4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル〕エタノール)得た(化14:ステップ5)。
【0066】
【化14】
JP0005196287B2_000019t.gif

【0067】
上記合成した1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノールの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000020t.gif
【0068】
次に、窒素置換した300 mL二口ナスフラスコに1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノールに1.50 g (5.92 mmol)、N,N-ジスクシンイミジルカーボネート 3.14 g (11.84 mmol)、乾燥 CH3CN 120 mL、トリチルアミン 5 mL 入れ、窒素雰囲気下室温において4時間撹拌した。それを濃縮し、水 50 mL、2 N HCl 50 mL加えクロロホルム (100 mL×3 times)で抽出した。その有機層を無水 MgSO4で乾燥、ろ過後、エバポレーターで濃縮し、エチルアセテート、エタノールで再結晶を行ない黄白色粉体1.37 g (3.48 mmol)の目的物(1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル N-スクシンイミジルカーボネート)を得た(化15:ステップ6)。
【0069】
【化15】
JP0005196287B2_000021t.gif

【0070】
上記合成した1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル N-スクシンイミジルカーボネートの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000022t.gif
【0071】
次に、50 mL二口ナスフラスコに1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル N-スクシンイミジルカーボネート 0.40 g (1.01 mmol)を入れ真空乾燥2時間行なった。その後、乾燥 THF 10 mL、トリメトキシシラン 0.15 g (1.22 mmol)、カルステッツ触媒5滴入れ、窒素雰囲気下室温で5時間撹拌した。その後、エバポレーターで濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー (ジクロロメタン : エチルアセテート : テトラメトキシルシラン = 80 : 10 : 1)により精製して、黄色粘体の目的物(1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネート)を0.20g (0.39 mmol)得た(化16:ステップ7)。
【0072】
【化16】
JP0005196287B2_000023t.gif

【0073】
上記合成した1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネートの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000024t.gif
【0074】
以上の工程で得られた1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネートの光分解は次式のようになされ、図4に示されるように、時間と共に光分解が進んでいることが確認された。
【0075】
【化17】
JP0005196287B2_000025t.gif

【0076】
また、上述のシランカップリング剤を用いて表面修飾した接触角とその基板にドデシルアミンを化学修飾した接触角とを示すと、図5に示されるように、表面修飾後は56°、化学修飾後は65°となり、疎水的に変化することが認められた。このことからドデシルアミンが表面と反応したと考えられ、その表面に活性エステルが導入されていると考えられる。
【0077】
また、それぞれの光照射による変化を接触角の測定によって観察すると、図6に示されるようになった。表面修飾したもの(A)は光照射を行ってもあまり大きな変化は見られなかったが、化学修飾をしたもの(B)は、光照射により徐々に接触角が下がっていき、20分程度で終了し、表面修飾した場合の光照射後に近い値を示した。光照射後においては、いずれの構造も同一であることが示唆される。
【0078】
さらに、上述した1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネートを用いてシリコンウェハ上にパターニングを行った。パターニングマスク及びパターニング後の画像を図7に示す。同図に示すように、OHPフィルムに文字(“Silane”)をマスクとして作成し(図7左部)、光照射によりパターニングを行った。光が照射された上記分子は、アミン反応性基であるN-ヒドロキシスクシンイミドエステル基が分離された状態にあり、パターニング後に水蒸気が付着した状態で撮影した写真(図7右部)によれば、水蒸気の付着により図面上鮮明な画像とはいえないが、パターニングができていることを肉眼ではっきりと確認できた。本発明のシラン化合物はこのようなパターニングにも応用が可能である。
【実施例2】
【0079】
加水分解性シリル基とチオール反応性基とを光分解性基を有するスペーサで連結した光分解性カップリング剤の実施例(1-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリエトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-1H-ピロール-2、5-ジオンの合成)
【0080】
図8に示される工程により合成した。先ず、前記ステップ1及び2において4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノンを合成し、300 mL フラスコにMeOH 300 mL、4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン 3.00g(9.96 mmol)、NaBH4 1.57g (41.5 mmol)入れ、氷浴中で15分撹拌し、室温で2 h撹拌した。その後、濃縮し、water を100 mL 入れchloroform 100 mL×3)で抽出し、有機層へanhydrous MgSO4 で乾燥させ、ろ過、濃縮、真空乾燥し、黄色固体の目的物(1-(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノール)を得た(化18:ステップ8)。
【0081】
【化18】
JP0005196287B2_000026t.gif

【0082】
上記合成した1-(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノールの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000027t.gif
【0083】
次に、氷浴上で窒素置換した 300 mL 二口ナスフラスコに1-(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノールを2.00 g(6.59 mmol)、 dry benzene 150 mL (note 1)、dry pyridine 5滴 いれ、そこへPBr31.78 g(6.58 mmol) / benzene 100 mL を滴下し、氷浴を取り除き、室温で4 h 撹拌した。濃縮後、water100 mLと ethyl acetate(100 mL×3)で抽出を行い、有機層へanhydrous MgSO4 で乾燥させ、ろ過、濃縮、カラムクロマトグラフィー(hexane : ethyl acetate = 8 : 1)で精製し、濃縮、真空乾燥後、黄色固体の目的物(1-(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチルブロミド)を得た(化19:ステップ9)。
【0084】
【化19】
JP0005196287B2_000028t.gif

【0085】
上記合成した1-(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチルブロミドの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000029t.gif
【0086】
また、50 mL ナスフラスコにfuran 5 mL、DMF 10 mL、maleimide 2.09 g(21.5 mmol)入れ90℃ で10 h撹拌後、45℃ で12 h、再び90℃まで上げ再度furan 5 mL入れ5 h 撹拌した。その後、減圧留去し、THFとhexaneにより再結晶を行い、生じた沈殿物をろ過、乾燥し白色固体の目的物(7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド)を得た(化20:ステップ10)。
【0087】
【化20】
JP0005196287B2_000030t.gif

【0088】
上記合成した7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミドの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000031t.gif
【0089】
次に、窒素置換した50 mL 二口ナスフラスコに7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド 0.587 g(3.55 mmol)、DMF 10 mL、K2CO3 2.46 g(18.8 mmol)入れ室温で30分撹拌した後、1-(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル ブロミド 1.28 g(3.50 mmol)、加え、50℃で3.5 h撹拌した。その後、waterと ethyl acetate(100 mL×3)で抽出を行い、有機層へanhydrous MgSO4 で乾燥させ、ろ過,濃縮後、カラムクロマトグラフィー(hexane : ethyl acetate = 3 : 2)で精製し、濃縮、真空乾燥後、黄色固体の目的物(2-[1-(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン)を得た(化21:ステップ11)。
【0090】
【化21】
JP0005196287B2_000032t.gif

【0091】
上記合成した2-[1-(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000033t.gif
【0092】
次に、100 mLナスフラスコに2-[1-(4-ベンジルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン1.03 g(2.36 mmol)、trifluoroacetic acid 10 mL入れ室温で終夜撹拌した。その後濃縮し、2M NaOH aq. を溶液が赤色なるまで入れ、2M HCl を黄色くなるまで入れ、H2O を100 mL 入れた。そして、ethyl acetate で抽出し、有機層へanhydrous magnesium sulfate で乾燥させ、ろ過、濃縮し、THF とhexane を用いて再結晶を行ない、ろ過後、真空乾燥後、黄色固体の目的物(2-[1-(4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン)を得た(化22:ステップ12)。
【0093】
【化22】
JP0005196287B2_000034t.gif

【0094】
上記合成した2-[1-(4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000035t.gif
【0095】
次に、10 mLナスフラスコに2-[1-(4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン0.100 g(0.278 mmol)、DMF 5 mL、K2CO3 0.107g(0.774 mmol)入れ室温で1h撹拌し、3-bromopropyltriethoxysilane 0.0826 g(0.289 mmol)入れ、50℃で3.5 h 撹拌した。その後減圧留去し、ethyl acetate を入れ、ろ過により固体を取り除き、ろ液を濃縮し、真空乾燥後、NMRにより反応が進行していることを確認され、目的物(2-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリエトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン)を得た(化23:ステップ13-1[ステップ13の第1態様])。
【0096】
【化23】
JP0005196287B2_000036t.gif

【0097】
次に、10 mLナスフラスコに2-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4(3-トリエトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン、anisole 2 mL入れて1.5 h 還流した(note 2)。その後減圧留去し、カラムクロマトグラフィー(hexane : ethyl acetate : tetramethoxysilane =1 : 1 : 2.5 %)で精製し、濃縮、真空乾燥により黄色粘体の目的物(1-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリエトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-1H-ピロール-2,5-ジオン)を得た(化24:ステップ14-1[ステップ14の第1態様])。
【0098】
【化24】
JP0005196287B2_000037t.gif

【0099】
上記合成した1-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリエトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-1H-ピロール-2,5-ジオンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000038t.gif
【0100】
以上の実施例2においては、ステップ14で合成された化合物のXがエトキシ(EtO)の場合であるが、Xがメトキシ(MeO)の実施例の次に示す。
【実施例3】
【0101】
この例においては、前記ステップ1,2,8,9,10,11,及び12を経て2-[1-(4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオンを形成した後、50 mLナスフラスコに2-[1-(4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン0.500 g(1.39 mmol)、DMF 5 mL、K2CO3 0.390g(2.82 mmol)入れ室温で1 h 撹拌し、3-ブロモプロピルトリメトキシシラン 0.347 g(1.42 mmol)入れ、50℃で3.5 h 撹拌した。その後減圧留去し、ethyl acetate を入れ、ろ過により固体を取り除き、ろ液を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(hexane : ethyl acetate : tetramethoxysilane = 1 : 1 :2.5 %)で精製、濃縮し、真空乾燥後、黄色粘体の 2-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオンを得た(化25:ステップ13-2[ステップ13の第2態様])。
【0102】
【化25】
JP0005196287B2_000039t.gif

【0103】
上記合成した2-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000040t.gif
【0104】
次に、50 mLナスフラスコに2-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン 0.053 g(0.101 mmol)、anisole 10 mL入れ130℃で30 min撹拌した。その後減圧留去し、真空乾燥により黄色固体の1-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル] -1H-ピロール-2,5-ジオンを得た(化26:ステップ14-2[ステップ14の第2態様])。
【0105】
【化26】
JP0005196287B2_000041t.gif

【0106】
上記合成した1-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-1H-ピロール-2、5-ジオンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000042t.gif
【実施例4】
【0107】
加水分解性シリル基とチオール反応性基とを光分解性基を有するスペーサで連結した光分解性カップリング剤である1-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリクロロシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-1H-ピロール-2,5-ジオンを図9に示される他の工程により合成した。
【0108】
先ず、前記ステップ1乃至3により4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノンを得た後、100 mL ナスフラスコに acetonitrile 30 mL 、4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン0.499 g(2.36 mmol)、pottassium carbonate 0.363 g(2.62 mmol)入れ、室温で30 s 撹拌し、allyl bromide 0.311 g( 2.57mmol)入れ70℃で3時間撹拌した。反応後、water とethyl acetateで抽出し、有機層を anhydrous MgSO4 で乾燥させ、ろ過、濃縮し真空乾燥後、黄白色固体の目的物(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン)を得た(化27:ステップ15)。
【0109】
【化27】
JP0005196287B2_000043t.gif

【0110】
上記合成した4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000044t.gif
【0111】
次に、氷浴上の100 mL ナスフラスコに methanol 100 mL 、4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン 0.511 g(2.04 mmol)、NaBH4 0.232 g(6.12mmol)入れ、20分撹拌し、氷浴を取り除き室温で2時間撹拌した。反応後、濃縮し、water 80 mL 加え、20分間撹拌し、chloroform(100 mL×3 times)で抽出し、有機層を anhydrous MgSO4で乾燥させ、ろ過、濃縮、真空乾燥し、黄色固体の目的物(1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノール)を得た(化28:ステップ16)。
【0112】
【化28】
JP0005196287B2_000045t.gif

【0113】
上記合成した1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノールの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000046t.gif
【0114】
次に、氷浴上で窒素置換した 100 mL 二口ナスフラスコに1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノールを0.506 g(2.00 mmol)、 dry benzene 30 mL 、dry pyridine 5滴 入れ、そこへPBr3 0.629 g(2.32 mmol) / benzene 40 mL を滴下し、室温で終夜撹拌した。濃縮後、waterと ethyl acetateで抽出を行い、有機層をanhydrous MgSO4で乾燥させ、濃縮後、カラムクロマトグラフィー(hexane : ethyl acetate = 2 : 1)で精製し、濃縮、真空乾燥後、黄色固体の目的物(1-(4-アリルオキシ-5-メタノール-2-ニトロフェニル)エチルブロミド)を得た(化29:ステップ17)。
【0115】
【化29】
JP0005196287B2_000047t.gif

【0116】
上記合成した1-(4-アリルオキシ-5-メタノール-2-ニトロフェニル)エチルブロミドの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000048t.gif
【0117】
次に、窒素置換した100 mL 二口ナスフラスコに前記ステップ10で得られた7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド0.249 g(1.51 mmol)、DMF 10 mL、K2CO3 1.04 g(7.51 mmol)入れ室温で30分撹拌した後、1-(4-アリルオキシ-5-メタノール-2-ニトロフェニル)エチルブロミド 0.477 g(1.51 mmol)、加え、50℃で2.5 h撹拌した。その後、waterと ethyl acetate で抽出を行い、waterで洗浄し、有機層をanhydrous MgSO4で乾燥させ、濃縮後、カラムクロマトグラフィー(hexane : ethyl acetate = 3 : 2)で精製し、濃縮、真空乾燥後、茶色固体の目的物(2-[1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン)を得た(化30:ステップ18)。
【0118】
【化30】
JP0005196287B2_000049t.gif

【0119】
上記合成した2-[1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-3α,4,7,7α-テトラヒドロ-4,7-エポキシ-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000050t.gif
【0120】
次に、窒素置換した30 mL二口ナスフラスコに0.145 g(0.362 mmol) 、anisole 2 mLをいれ1.5 h還流し、anisole を減圧留去によって取り除き、カラムクロマトグラフィー(hexane:ethyl acetate =1:1)により精製を行い、濃縮、真空乾燥後、黄色固体の目的物(1-[1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-1H-ピロール-2,5-ジオン)を得た(化31:ステップ19)。
【0121】
【化31】
JP0005196287B2_000051t.gif

【0122】
上記合成した1-[1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル ]-1H-ピロール-2,5-ジオンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000052t.gif
【0123】
次に、窒素置換した10 mL ナスフラスコに1-[1-(4-アリルオキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エチル]-1H-ピロール-2,5-ジオン0.100g (0.301 mol)、CDCl30.208 g、trichlorosilane 0.234g(1.73 mmol)、Karstedt`s cat. 1 滴加え室温で45 min室温でゆっくり攪拌し、NMRにより反応の確認を行なった。反応が進行していることを確認し、真空乾燥後、目的物(1-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリクロロシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-1H-ピロール-2,5-ジオン)を得た(化32:ステップ20)。
【0124】
【化32】
JP0005196287B2_000053t.gif

【0125】
上記合成した1-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリクロロシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-1H-ピロール-2,5-ジオンの同定結果を以下に示す。
JP0005196287B2_000054t.gif
【0126】
以上のよう合成した1-[1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリクロロシリルプロピロキシ)フェニル]エチル]-1H-ピロール-2,5-ジオンを用いて、修飾基板へフォトマスクを用いて光照射を行ない、分子を固定させその表面を観察した。
修飾したシリコンウェハとガラス基板を使い、光照射後、化学修飾を行い、親水性と疎水性でのパターニング、蛍光試薬を用いたパターニングを行った。チオールを含む蛍光色素は販売されていないので、マレイミドをcysteamine によって末端をアミノ基に変換し、その後、活性エステルを含む蛍光色素と反応させパターンを蛍光顕微鏡によって観察した。
【0127】
具体的には、図10に示されるように、表面修飾したガラス基板にcysteamine のDMF 溶液(1.19 mM)へ終夜浸し、DMF、MeOH、H2O で軽く洗い流し、フォトマスクを用いて1.5 h 光照射(λ> 320 nm)を行った。その後、DMF で洗い流した後、DMFで10分超音波洗浄し、H2O 、MeOH、で軽く洗い流し窒素によって乾燥させた。その後、照射基板をTAMRA-SE のDMF溶液(0.322 mM)へ4 h浸し、DMF、H2O、MeOH で軽く洗い流し、蛍光顕微鏡により観察した。
【0128】
このように修飾基板にcysteamine を固定させ、固定された分子を光によって除去、そして残っている分子を蛍光分子で標識させることによって容易にパターンがはっきり観察できた(図11参照)。表面修飾はcrudeで行なっているが、トリクロロシリルを持つシランカップリング剤を用いているので、従来のマレイミドと光分解性基の機能が保たれたのではないか。このことにより、同一基板上での分子固定、分子の除去が光によって制御可能であること、また多層膜での応用の可能性が示された。さらに、基板上での光分解時間が1.5 h であるのが適切であることが示された。
【実施例5】
【0129】
アミン反応性基とチオール反応性基とを光分解性基を有するスペーサで連結した光分解性カップリング剤の実施例(1-[4-(2-マレイミドエトキシ)-5-メトキシ-2-ニトロフェニル]エチル N-スクシンイミジルカーボネートの合成)
【0130】
図12に示される工程により合成した。先ず、前記ステップ10により、7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミドを合成する。
また、前記ステップ1~3によって得られた4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノンを用い、100 mL二口ナスフラスコに4-ヒドロキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン 3.80 g ( 18.0 mmol )、乾燥-DMF 25 mL、ポタシウムカルボネート 4.98 g ( 36.0 mmol )を加え懸濁させた後に、1,2-ジブロモメタン13.5 g ( 72.0 mmol )を加え窒素雰囲気下70 ℃で終夜撹拌した。これに水 50 mLを加え、エチルアセテート 50 mL ( 3 times )で抽出した。これをsat.NaCl aq 100 mL ( 5 times )で洗浄した後に、無水 MgSO4で乾燥した。これを濃縮し、カラムクロマトグラフィー( ヘキサン : エチルアセテート = 2 : 1 )で精製し濃縮後、真空乾燥をして白色固体の目的物(4-(2-ブロモ)エチル-5- メトキシ-2-ニトロアセトフェノン)を3.06 g得た(化33:ステップ21)。
【0131】
【化33】
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【0132】
上記合成で得られた4-(2-ブロモ)エチル-5- メトキシ-2-ニトロアセトフェノンの同定結果を以下に示す。
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【0133】
次に、100 mL二口ナスフラスコに7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボキシミド0.52 g ( 3.14 mmol )、乾燥-DMF 40 mL、ポタシウムカルボネート 2.17 g ( 15.7 mmol )、4-(2-ブロモ)エチル-5- メトキシ-2-ニトロアセトフェノン 1.00 g ( 3.14 mmol ) 、を加え窒素雰囲気下50 ℃で5時間撹拌した。 これに水 50 mLを加え、エチルアセテート 50 mL ( 3 times )で抽出した後に水で洗浄した。これを濃縮し、クロロホルムヘキサンで再結晶した。 これを真空乾燥して淡黄色固体の目的物(4-(2-(7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-ジカルボキシイミジル))エトキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン)を0.75 g得た(化34:ステップ22)。
【0134】
【化34】
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【0135】
上記合成で得られた 4-(2-(7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-ジカルボキシイミジル))エトキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノンの同定結果を以下に示す。
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【0136】
次に、100 mLナスフラスコに4-(2-(7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-ジカルボキイシミジル))エトキシ-5-メトキシ-2-ニトロアセトフェノン 0.10 g ( 0.27 mmol )、メタノール 20 mL、ソジウムテトラヒドロボレート 20 mg ( 0,53 mmol )を加え60 ℃で30分間撹拌した。これを濃縮後、水 50 mLを加え20分間撹拌した後にクロロホルム 50 mL ( 3 times )で抽出した。これを濃縮し、カラムクロマトグラフィー( エチルアセテート )で精製し濃縮後、真空乾燥をして淡黄色固体の目的物(1-(4-(2-(7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-ジカルボキシイミジル))-エトキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノール)を0.023 g得た(化35:ステップ23)。
【0137】
【化35】
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【0138】
上記合成で得られた1-(4-(2-(7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-ジカルボキシイミジル))-エトキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノールの同定結果を以下に示す。
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【0139】
次に、100 mL二口ナスフラスコに1-(4-(2-(7-オキサビシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-ジカルボキシイミジル))-エトキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)エタノール 0.11 g ( 0.27 mmol )、dry-acetonitrile 20 mL 、ジ(N-スクシンイミジル) カーボネート 0.14 g ( 0.54 mmol )、トリエチルアミン 82 μLを入れ、窒素雰囲気下で4時間撹拌した。これを濃縮した後にwater 50 mL、2 N hydrochloric acid 1.4 mLを加え、クロロホルム 50 mL ( 3 times )で抽出し、anhydrous MgSO4で乾燥した。これを濃縮し、カラムクロマトグラフィー( エチルアセテート)で精製し濃縮後、真空乾燥をして黄色固体の目的物(1-(4-(2-(7-オキサビクシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-ジカルボキシイミジル))-エトキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)-エチルオキシ N-スクシンイミジルカーボネート)を0.050 g得た(化36:ステップ24)。
【0140】
【化36】
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【0141】
上記合成で得られた1-(4-(2-(7-オキサビクシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-ジカルボキシイミジル))-エトキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)-エチルオキシ N-スクシンイミジルカーボネートの同定結果を以下に示す。
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【0142】
次に、100 mL二口ナスフラスコに1-(4-(2-(7-オキサビクシクロ[2,2,1]ヘプト-5-エン-ジカルボキシイミジル))-エトキシ-5-メトキシ-2-ニトロフェニル)-エチルオキシ N-スクシンイミジルカーボネート 48 mg ( 88.0 μmol )、アニソール 500 μLを入れ、140℃で90分間撹拌した。これをカラムクロマトグラフィー( ヘキサン: エチルアセテート = 1 : 2 )で精製し濃縮後、真空乾燥をして黄色固体の目的物(1-[4-(2-マレイミドエトキシ)-5-メトキシ-2-ニトロフェニル]エチル N-スクシンイミジルカーボネート)を 18 mg得た(化37:ステップ25)。
【0143】
【化37】
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【0144】
上記合成で得られた1-[4-(2-マレイミドエトキシ)-5-メトキシ-2-ニトロフェニル]エチル N-スクシンイミジルカーボネートの同定結果を以下に示す。
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【0145】
以上の工程で得られた1-[4-(2-マレイミドエトキシ)-5-メトキシ-2-ニトロフェニル]エチル N-スクシンイミジルカーボネートの光分解は次式のようになされ、図13示されるように、時間と共に光分解が進んでいることが確認された。
【0146】
【化38】
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【図面の簡単な説明】
【0147】
【図1】図1は、アミン官能基(アミノ基)を有する分子の固定化、及び光照射による脱離の処理過程を示す図である。
【図2】図2は、チオール官能基(チオール基)を有する分子の固定化、及び光照射による脱離の処理過程を示す図である。
【図3】図3は、1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネートを合成する処理過程を示す図である。
【図4】図4は、1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネートの光分解特性を示す図である。
【図5】図5は、1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネートで表面修飾した場合の接触角とその基板に化学修飾した場合の接触角とを説明する図である。
【図6】図6は、1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネートで表面修飾した状態とその基板に化学修飾した状態に対して光照射による変化を説明する図である。
【図7】図7は、1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル N-スクシンイミジルカーボネートを用いてシリコンウェハ上でのパターニングを説明する図であり、パターニングマスク及びパターニング後の画像を示す。
【図8】図8は、1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリメトキシシリルプロピルフェニル)]エチル マレイミドを合成する処理過程を示す図である。
【図9】図9は、1-[5-メトキシ-2-ニトロ-4-(3-トリクロロシリルプロピルフェニル)]エチル マレイミドを合成する処理過程を示す図である。
【図10】図10は、1-[5-methoxy-2-nitro-4-(3-trichlorosilylpropylphenyl)]-ethyl maleimideを用いたパターンニングの手順を示す図である。
【図11】図11は、修飾基板にシステアミンを固定させ、固定された分子を光によって除去し、残っている分子を蛍光分子で標識させることによってパターンを形成する過程を示す図である。
【図12】図12は、1-[4-(2-マレイミドエトキシ)-5-メトキシ-2-ニトロフェニル]エチル N-スクシンイミジルカーボネートを合成する処理過程を示す図である。
【図13】図13は、1-[4-(2-マレイミドエトキシ)-5-メトキシ-2-ニトロフェニル]エチル N-スクシンイミジルカーボネートの光分解特性を示す図である。
【図14】図14は、ヒドロキシ基やカルボキシ基を光分解性2-ニトロベンジルで保護した骨格を示す図である。
【図15】図15は、末端に活性エステルを含むシランカップリング剤を用いてDNAを固定化する処理過程を示す図である。
【図16】図16は、アミノ基を含むシランカップリング剤を用いて無機基板表面上で単分子幕を形成させ、架橋剤を用いてアミノ基からマレイミドへ変換させ、チオールで修飾されたDNAを基板上へ共有結合で固定する処理過程を示す図である。
図面
【図1】
0
【図2】
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【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図8】
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【図9】
7
【図10】
8
【図7】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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