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KR20060135775A - 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물의 제조 방법 - Google Patents

쿠커비투릴기를 포함하는 화합물의 제조 방법 Download PDF

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KR20060135775A
KR20060135775A KR1020067017057A KR20067017057A KR20060135775A KR 20060135775 A KR20060135775 A KR 20060135775A KR 1020067017057 A KR1020067017057 A KR 1020067017057A KR 20067017057 A KR20067017057 A KR 20067017057A KR 20060135775 A KR20060135775 A KR 20060135775A
Authority
KR
South Korea
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formula
group
compound
substituted
unsubstituted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020067017057A
Other languages
English (en)
Inventor
안토니 이반 데이
Original Assignee
뉴사우쓰 이노베이션스 피티와이 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2004901473A external-priority patent/AU2004901473A0/en
Application filed by 뉴사우쓰 이노베이션스 피티와이 리미티드 filed Critical 뉴사우쓰 이노베이션스 피티와이 리미티드
Publication of KR20060135775A publication Critical patent/KR20060135775A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/22—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains four or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
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Abstract

본 발명은 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 화학식 A-L-A의 하나 이상의 화합물(여기에서, L은 연결기이고, A는 하기 화학식(A)의 기이다) 및 산을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계, 및 이 혼합물을 기 A의 적어도 일부가 쿠커비투릴기를 형성하기에 효과적인 조건에 노출시키는 단계를 포함한다:

Description

쿠커비투릴기를 포함하는 화합물의 제조 방법 {METHOD FOR PREPARING COMPOUNDS COMPRISING CUCURBITURIL GROUPS}
본 발명은 다수의 쿠커비투릴(cucurbituril)기를 포함하는 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
쿠커비투릴은 글리콜우릴(glycoluril) 또는 글리콜우릴 유사체의 올리고머를 기재로 하는 마크로시클릭(macrocyclic) 화합물 부류이다.
"쿠커비투릴"은 6개의 글리콜우릴 분자가 메틸렌 브릿지로 연결됨에 의해 형성되는 시클릭 올리고머에 주어진 명칭이다. 그러나, 용어 "쿠커비투릴"은 또한 한 부류의 화합물을 언급하는데 사용되어 왔고 본 명세서에 사용된다. 혼돈을 피하기 위해, 이러한 화합물 쿠커비투릴은 본 명세서에서 "치환되지 않은 쿠커비트[6]우릴로서 언급된다.
치환되지 않은 쿠커비트[6]우릴은 1905년 문헌[참조: a paper by R. Behrend, E. Meyer and F. Rusche (Leibigs Ann. Chem., 339, 1,1905]에 처음 기재되었다. 치환되지 않은 쿠커비트[6]우릴의 마크로시클릭 구조는 1981년에 문헌(W. A. Freeman et. al. ("Cucurbituril", J. Am. Chem. Soc., 103 (1981), 7367- 7368)에서 처음 기재되었다. 치환되지 않은 쿠커비트[6]우릴의 화학식은 C36H36N24O12이고 중앙 공동을 갖는 마크로시클릭 화합물이다.
치환된 쿠커비투릴 데카메틸쿠커비트[5]우릴은 1992년에 플린(Flinn)(Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1992, 31, 1475)에 의해 최초로 합성되어 확인되었다.
다양한 치환되지 않거나 치환된 쿠커비트[4 내지 12]우릴 및 이의 제조 방법은 본원에 참조로서 인용되는 본 출원인의 국제 특허 출원 PCT/AU00/00412(WO 00/68232)에 기재되어 있다.
한 부류의 쿠커비트[4 내지 20]우릴 및 이러한 쿠커비트[4 내지 20]우릴을 제조하는 방법은 또한 미국 특허 제6,365,734호에 기재되어 있다.
쿠커비트[n]우릴은 중앙 공동에 2개의 입구를 갖는 고정된 중앙 공동을 포함한다. 이들 입구는 극성기에 의해 포위되어 있고 중앙 공동의 내경보다 직경이 협소하다.
최근에는 여러 쿠커비투릴 유사체가 문헌에 기술되었다[참고예: Lagona J. et al "Cucurbit[n]uril Analogues", Organic Letters, 2003, Vol. 5, No. 20, 3745-3747]. 이들 유사체는 쿠커비트[n]우릴과 유사한 마크로시클릭 구조와 유사하고, 다른 화합물과 쿠커비트[n]우릴과 유사한 방식으로 착물을 형성한다. 쿠커비트[n]우릴과 같이, 쿠커비투릴 유사체는 중앙 공동에 대해 두개의 입구를 갖는 고정된 중앙 공동을 포함하며, 입구는 극성 기에 의해 둘러 싸이고 중앙 공동의 내경보다 협소한 직경을 갖는다.
쿠커비트[4 내지 12]우릴은 선택적으로 다양한 분자와 착물을 형성한다. 예 를 들어, 중앙 공동은 선택적으로 기체 및 휘발성 분자를 포집한다. 쿠커비트[4 내지 12]우릴은 또는 선택적으로 중앙 공동의 극성 말단에서 분자와 착물을 형성한다.
쿠커비트[4 내지 12]우릴은 착물을 형성함에 이어서 이후에 기체, 휘발성 및 기타 분자를 형성시키는데 사용될 수 있다. 이들 성질은 쿠커비트[4 내지 12]우릴 및 쿠커비투릴 유사체에 광범위한 용도를 부여한다. 이들 용도는 예를 들어 다음을 포함한다:
■ 오염물질의 포집 및 제거,
■ 시간 경과에 따라 서서히 향을 방출하는 방향제로서의 사용,
■ 불쾌한 향 또는 독성 증기를 포집하는 것 및
■ 예를 들어, 크로마토그래피 칼럼에서의 화학적 정제 또는 분리 기술.
쿠커비투릴 및 쿠커비투릴 유사체의 이러한 용도는 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체와 또 다른 분자와의 착물을 형성하는 것을 포함한다. 일반적으로, 착물은 상기 분자를 함유하는 기체 또는 액체를 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체를 통과시키므로써 쿠커비쿠릴 또는 쿠커비투릴 유사체를 분자와 접촉시켜 형성된다. 그러나, 많은 경우, 일부 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체 분자는 기체 또는 액체가 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체를 통과하여 물리적으로 파과되거나 세척되므로써, 또는 액체 중에 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체가 용해되어 액체와 함께 세척되므로써, 이러한 과정 동안에 손실된다.
발명의 요약
본 발명자는 다중(2개 이상) 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 제조하는 방법을 개발하고자 하였다. 다중 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물은, 화합물의 크기로 인해, 일반적으로 단일 쿠커비투릴기를 포함하는 보다 작은 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체 분자에 비해 기체 또는 액체의 이동에 의해 물리적으로 분해되거나 세척되는 데 덜 영향을 받는다. 또한, 이러한 화합물의 높은 분자량으로 인해, 화합물이 액체 중에 용해된 경우에는, 인공막 또는 생체막 또는 필름이 사용되어 액체내 주어진 환경 하에서 화합물을 보유할 수 있다.
다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물은 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체를 제조한 후, 유기 분자를 연결시키는 당해 공지된 반응을 이용하여 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체를 연결시키므로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 두개의 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체는 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체 상의 적합한 치환기들 간의 축합 반응에 의해 연결될 수 있다. 그러나, 이러한 공정은 먼저 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체를 형성시키는 단계 및 이어서 형성된 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체를 연결시키는 별도의 단계를 포함한다.
다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 제조하는 대안적인 방법을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명은 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 제조하는 대안적인 방법을 발견하였다.
일면에서, 본 발명은 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 제조하는 방법으로서,
(a) 하기 화학식(1)의 하나 이상의 화합물과 산을 포함하는 혼합물을 형성시키는 단계, 및
(b) 혼합물을 기 A의 적어도 일부가 반응하여 쿠커비투릴기를 형성하는 데 효과적인 조건에 노출시키는 단계를 포함한다:
A-L-A (1)
상기 식에서,
L은 연결기이고,
각각의 A는 독립적으로 선택되며, 하기 화학식(A)
Figure 112006060557845-PCT00001
(A)
의 기이고,
상기 화학식(A) 내 하기 화학식(B)
Figure 112006060557845-PCT00002
(B)
의 각 단위체에 대해, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 L과의 결합 또는 1가 라디칼로부터 선택되거나, R1, R2 및 이들이 결합되는 탄소원자는 함께 치환되거나 치환되지 않은 시클릭기를 형성하거나, 화학식(B)의 어느 한 단위체의 R1 및 화학식(B)의 인접하는 단위체의 R2는 함께 결합 또는 2가 라디칼을 형성하고, 각각의 R3는 독립적으로 =O, =S, =NR', =CXZ, =CZR', =CXR" 및 =CZ2(여기에서, Z는 전자 유인기이고, X는 할로이고, R'는 L과의 결합, H, 치환되거나 치환되지 않은 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 포화되거나 불포화된 탄화수소 라디칼, 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택되고, R"는 L과의 결합이다)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
각각의 R6는 독립적으로 L과의 결합, H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R7 및 R8은 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 H 및 -CHR6OR6로 이루어 진 군으로부터 선택되거나, R7 및 R8은 함께 기 -CHR6-O-CHR6-을 형성하고, 여기에서, 각각의 R6는 독립적으로 L과의 결합, H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
R9 및 R10은 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 H 및 -CHR6OR6로 이루어진 군으로부터 선택되거나, R9 및 R10은 함께 기 -CHR6-O-CHR6-을 형성하고, 여기에서 R6는 독립적으로 L과의 결합, H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
x는 0 또는 1 내지 10의 정수이고, 일반적으로 x는 0, 1, 2, 3, 또는 4이고,
단, R1, R2, 또는 R6 중 하나 이상은 L과의 결합이거나 하나 이상의 R3은 =NR", =CZR" 또는 =CXR"(여기에서, R"는 L과의 결합이다)이다.
R1 및 R2는 화학식(A) 내 화학식(B)의 상이한 단위체에서 동일하거나 상이할 수 있다.
Z는 예를 들어 -NO2, -CO2R, -COR 또는 -CX3일 수 있으며, 여기에서 X는 할로이고, R은 H, 임의로 치환되거나 치환되지 않은 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 포화되거나 불포화된 탄화수소 라디칼 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼이다.
일반적으로, 화학식(A)에서 각각의 R6는 H, 알킬 또는 아릴이거나, 보다 일 반적으로는 H이다. 일반적으로 R3는 =O이다.
몇몇 구체예에서, 혼합물은 추가로 두개의 기 A를 연결시킬 수 있는 하나 이상의 화합물("추가 화합물")을 포함한다. 일반적으로, 이러한 구체예에서, 쿠커비투릴기의 적어도 일부는 화학식(1)의 어느 한 분자의 기 A, 화학식(1)의 또 다른 분자의 기 A 및 하나 이상의 추가 화합물로부터 형성된다.
추가 화합물은 하기에 기술되는 바와 같이 화학식(2) 또는 화학식(6)의 화합물일 수 있다.
일반적으로, 추가 화합물은 하기 화학식(2)의 화합물이다:
Figure 112006060557845-PCT00003
상기 화학식(A) 내 하기 화학식(B)
Figure 112006060557845-PCT00004
의 각 단위체에 대해, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 1가 라디칼이거나, R1, R2 및 이들이 결합되는 탄소원자는 함께 치환되거나 치환되지 않은 시클릭기를 형성하거나, 화학식(B)의 어느 한 단위체의 R1 및 화학식(B)의 인접하는 단위체의 R2는 함께 결합 또는 2가 라디칼을 형성하고, 각각의 R3는 독립적으로 =O, =S, =NR, =CXZ, =CRZ, 및 =CZ2로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기에서, Z는 -NO2, -COR2, -COR 또는 CX3이고, X는 할로이고, R은 H, 치환되거나 치환되지 않은 직쇄형, 분지형, 또는 고리형의 포화되거나 포화되지 않은 탄화수소 라디칼, 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼이고,
각각의 R5는 독립적으로 H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R11 및 R12는 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 H 및 -CHR5OR5로 이루어 진 군으로부터 선택되거나, R11 및 R12는 함께 기 -CHR5-O-CHR5-을 형성하고, 여기에서, 각각의 R5는 독립적으로 선택되며, 상기 정의된 바와 같으며;
R13 및 R14은 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 H 및 -CHR5OR5로 이루어진 군으로부터 선택되거나, R13 및 R14은 함께 기 -CHR5-O-CHR5-을 형성하고, 여기에서, 각각의 R5는 독립적으로 선택되며, 상기 정의된 바와 같으며;
y는 0 또는 1 내지 9의 정수이고, 일반적으로 y는 0, 1, 또는 2이다.
R1 및 R2는 화학식(2) 내 화학식(B)의 상이한 단위체에서 동일하거나 상이할 수 있다. 일반적으로, R5는 H이다. 일반적으로, R3는 =O이다.
본 발명의 몇몇 구체예에서, 추가 화합물은 하기 화학식(6)의 비스-히드라진 화합물이다:
Figure 112006060557845-PCT00005
상기 식에서,
R11, R12, R13 및 R14는 화학식(2)에 대해 상기 정의된 바와 같으며, 일반적으 로 R11 내지 R14은 각각 H이다.
혼합물 중 화학식(1)의 화합물(들) 내 기 A가 평균적으로 화학식(B)의 1 내지 2개의 단위체를 포함하는 경우, 혼합물은 일반적으로 하나 이상의 추가 화합물을 포함한다.
본 발명의 방법의 단계 (b)는 일반적으로 혼합물을 20℃ 내지 120℃로 가열하는 것을 포함한다.
본 발명의 몇몇 구체예에서, 단계(b)는 추가로 화학식(1)의 하나 이상의 화합물을 기 A 간에 브릿지를 형성하거나, 기 A와 추가 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물과 접촉시키는 것을 포함한다. 일반적으로, 화학식(1)의 하나 이상의 화합물은 화학식(1)의 하나 이상의 화합물과 산을 포함하는 혼합물에 혼입시키므로써 상기와 같은 화합물에 접촉된다.
일반적으로, 기 A 간에 브릿지를 형성하거나 기 A와 추가 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물은 화학식 R5COR5의 화합물(여기에서, 각각의 R5는 상기 정의된 바와 같으며, 각각의 R5는 독립적으로 선택된다), 화학식 R5OC(R5)OR5(여기에서, 각각의 R5는 상기 정의된 바와 같으며, 각각의 R5는 독립적으로 선택된다)의 화합물, 트리옥산, 치환되거나 치환되지 않은 3,4-디히드로피란 또는 치환되거나 치환되지 않은 2,3-디히드로푸란이다. 이들 화합물은 기 A 간에, 그리고 기 A와 화학식(2) 또는 (6) 간에 화학식 -CHR5-의 브릿지를 형성할 수 있다. 당업자들에게는 자명한 바와 같이, 이들 화합물은 기 R7 내지 R14의 반응 또는 치환으로 R7 내지 R14가 결합된 질소 원자에 결합되는 화학식 -CHR5-의 브릿지를 형성하도록, 기 A 간에, 그리고 기 A와 화학식(2) 또는 (6)의 화합물 간에 화학식 -CHR5-의 브릿지를 형성한다.
당업자들에게 자명한 바와 같이, 본 발명의 몇몇 구체예에서는, 본 발명의 방법의 단계(b)에서 쿠커비투릴기를 형성하기 위해 혼합물 중에 기 A 간의 브릿지, 또는 기 A와 추가 화합물 간의 브릿지를 형성할 수 있는 화합물을 포함하는 것이 필요하지 않다. 예를 들어, 혼합물 중의 화학식(1) 및 존재하는 경우, 화학식(2) 또는 (6)의 추가 화합물내 기 R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, 및 R14 모두가 H가 아닌 경우, 기 A는 본 발명의 방법의 단계(B)에서 서로, 그리고 존재하는 경우, 화학식(2) 및 (6)의 추가 화합물과 반응하여 이러한 화합물의 부재 하에서도 쿠커비투릴기를 형성할 수 있다. 그러나, 기 R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, 및 R14 모두가 H인 경우, 이러한 화합물은 본 발명의 방법의 단계(b)에서 기 A가 서로 반응하거나, 존재하는 경우 화학식(2) 또는 (6)의 추가 화합물과 반응하여 쿠커비투릴기를 형성하도록 혼합물 중에 포함되어야 한다.
일반적으로, 혼합물 중 화학식(1), (2) 및 (6)의 화합물내 H가 아닌 기 R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, 및 R14 에 대해 수소인 기의 몰비가 1보다 큰 경우, 기 A 간에, 그리고, 기 A와 화학식(2) 또는 (6)의 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물이 혼합물에 포함된다.
화학식(1)의 하나 이상의 화합물과 산을 포함하는 혼합물은 화학식(1)의 하나 이상의 화합물을 산에 첨가하고 혼합하므로써 제조될 수 있다. 혼합물이 추가로 하나 이상의 추가 성분 또는 기 A 간에, 또는 기 A와 추가 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 하나 이상의 화합물과 같은 다른 성분을 포함하는 경우, 혼합물은 혼합물의 여러 성분들을 임의의 순서로 배합하여 제조될 수 있다.
화학식(1)에서, 연결기(L)은 두개의 기 A를 연결시킬 수 있는 임의의 기일 수 있다. L은 일반적으로 두개의 기 A를 연렬하는 2가 기이다. 그러나, 몇몇 구체예에서, 기 L은 하나 또는 두개의 기 A에 하나 초과의 결합을 가질 수 있다. 이러한 연결기는 예를 들어, 탄화수소 사슬 또는 중합체 사슬과 같은 유기기, 또는 금속 또는 금속 착물일 수 있다. L은 일반적으로 중합체 또는 그 밖의 유기기이다. 연결기 L은 -CH2-, -O- 또는 -NH-와 같이 짧을 수도 있고, 중합체 사슬처럼 길수도 있다.
일반적으로 기 A는 기 A내 어느 한 R1 또는 R2 에서의 결합(즉, 화학식(A)내 어느 한 R1 또는 R2는 L과의 결합이다)을 통해, 또는 기 A내 화학식(B)의 어느 한 단위체내 R1 및 R2 둘 모두에서의 결합(즉, 화학식(A)내 화학식(B)의 어느 한 단위체에서 R1 및 R2 모두는 각각 L과의 결합이다)에 의해 연결기 L에 결합된다. 그러 나, 본 발명의 몇몇 구체예에서, 기 A는 R6 또는 R3에서의 결합(즉, 화학식(A) 내 어느 한 R6는 L과의 결합이거나, 화학식(A)의 어느 한 R3는 =NR", =CXR" 또는 =CZR"(여기에서, R"는 L과의 결합이다)이다)에 의해 연결기 L에 결합된다.
몇몇 구체예에서, 연결기 L은 하나 이상의 추가 기 A를 포함한다. 예를 들어, 기 L은 화학식(A)의 기를 함유하는 하나 이상의 기에 의해 치환된 중합체 사슬을 포함할 수 있다.
또 다른 일면에서, 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 제조된 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 제공한다.
정의
WO 00/68232 및 미국 특허 제6,365,734호 및 본 발명자의 추가의 연구에 기재된 쿠커비투릴과 관련하면, 당해 부류의 쿠커비투릴은 WO 00/68232 또는 미국 특허 제6,365,734호에 기재된 것보다 광범위하다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "쿠커비투릴"은 하기 화학식 (C)의 화합물을 나타낸다:
Figure 112006060557845-PCT00006
(C)
상기 화합물 내, 하기 화학식(D)
Figure 112006060557845-PCT00007
의 각각의 단위체에 대해, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 1가 라디칼이거나, R1, R2 및 이들이 결합된 탄소원자는 함께 치환되거나 치환되지 않은 시클릭기를 형성하거나 화학식 (D)의 어느 한 단위체의 R1 및 화학식 (D)의 인접한 단위체의 R2는 함께 결합 또는 2가 라디칼을 형성하고,
각각의 R3은 독립적으로 =O, =S, =NR, =CXZ, =CRZ 및 CZ2로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기에서 Z는 -NO2, -CO2R, -COR, -CN 또는 -CX3와 같은 전자 유인기이고 X는 할로이고, R은 H, 치환되거나 치환되지 않은 직쇄, 측쇄 또는 고리형의 포화되거나 불포화된 탄화수소 라디칼, 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼이고,
각각의 R5는 독립적으로 H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
n은 중합도로서, 화합물내 화학식 (D) 단위체 수이다.
다양한 쿠커비투릴을 구분하기 위해, 본 발명자는 용어 "쿠커비트[n]우릴"를 채택하였고 여기에서, n은 쿠커비투릴의 중합도, 즉 쿠커비투릴의 마크로시클릭 고리 내 화학식 (D)의 단위체 수이다. 예를 들어, 화학식 (D)의 8개 단위체를 포함하는 시클릭 올리고머는 쿠커비트[8]우릴로서 나타낼 수 있다.
다르게 명시하지 않을 경우, 본원에 사용되는 바와 같은 용어 "쿠커비투릴" 및 "쿠커비트[n]우릴은 n이 4 내지 12인 쿠커비트[n]우릴을 나타낸다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "치환되지 않은 쿠커비투릴" 및 "치환되지 않은 쿠커비트[n]우릴"은 쿠커비투릴내 화학식 (D)의 모든 단위체에서 R3이 =O이고 R1, R2 및 R5가 H인 쿠커비투릴을 나타낸다. 본원에서 사용되는 용어 "치환된 쿠커비투릴" 및 "치환된 쿠커비트[n]우릴"은 치환되지 않은 쿠커비투릴 이외의 쿠커비투릴을 말한다.
본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "쿠커비투릴 유사체"는 마크로시클릭 고리가 중앙 공동에 두개의 입구를 갖는 고정된 중앙 공동을 포함하는 쿠커비트[n]우릴의 마크로시클릭 고리와 유사한 마크로시클릭 고리를 포함하며, 상기 입구는 극성기에 의해 둘러 싸이고, 중앙 공동의 내경보다 작은 직경을 갖는 화합물로서, 쿠커비트[n]우릴과 동일하거나 실질적으로 동일한 방식으로 다른 분자와 착물을 형성할 수 있는 화합물을 말한다. 쿠커비투릴 유사체는 예를 들어, 상기 정의된 바와 같은 화학식(C)의 쿠커비투릴의 기본 시클릭 구조를 가질 수 있으나, 화학식(D)의 단위체중 하나 또는 일부(전부는 아님)가 하기 화학식의 기와 같은 또 다른 기에 의해 치환된 것이다:
Figure 112006060557845-PCT00008
본원에서 사용되는 용어 "쿠커비투릴기"는 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체의 마크로시클릭 고리로서, 마크로시클릭 고리는 중앙 공동에 두개의 입구를 갖는 고정된 중앙 공동을 포함하며, 상기 입구는 극성 기에 의해 둘러 싸이며, 중앙 공동의 내경보다 작은 직경을 갖는다.
본원에서 사용되는 용어 "쿠커비트[n]우릴"은 상기 화학식(C)에 도시된 시클릭 구조, 즉, 기 R1, R2, R5, 및 R을 제외하고 화학식(C)의 일부를 갖는 쿠커비투릴을 말한다.
본원에 사용되는 용어 "글리코우릴 유사체"는 화학식 (5)의 화합물을 나타낸다:
Figure 112006060557845-PCT00009
(5)
상기 식에서,
R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 1가 라디칼이거나,
R1, R2 및 이들이 결합된 탄소원자는 함께 치환되거나 치환되지 않은 시클릭기를 형성하고 R3 및 R11 내지 R14는 화학식 (2)에 대해 상기 정의된 바와 같다.
본원에서 사용되는 용어 "알킬"은 직쇄, 분지쇄, 또는 모노- 또는 폴리-시클릭 알킬을 나타낸다. 일반적으로 알킬은 C1 내지 C30 알킬, 예를 들어, C1 내지 C6 알킬이다. 직쇄 및 분지쇄 알킬의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 2차-부틸, 3차-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 2차-펜틸, 1,2-디메틸펜틸, 1,1-디메틸프로필, 헥실, 4-메틸펜틸, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 1,1-디메틸부틸, 2,2-디메틸부틸, 3,3-디메틸부틸, 1,2-디메틸부틸, 1,3-디메틸부틸, 1,2,2-트리메틸프로필 및 1,1,2-트리메틸프로필이 포함된다. 시클릭 알킬의 예로는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸 및 시클로헥실이 포함된다.
본원에서 사용되는 용어 "알케닐"은 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭 알케닐을 나 타낸다. 일반적으로 알케닐은 C2 내지 C30 알케닐, 예를 들어, C2 내지 C6 알케닐이다. 알케닐의 예로는, 비닐, 알릴, 1-메틸비닐, 부테닐, 이소부테닐, 3-메틸-2-부테닐, 1-펜테닐, 시클로펜테닐, 1-메틸시클로헨테닐, 1-헥세닐, 3-헥세닐, 시클로헥세닐, 1-헵테닐, 3-헵테닐, 1-옥테닐, 시클로옥테닐, 1-노네닐, 2-노네닐, 3-노네닐, 1-데세닐, 3-데세닐, 1,3-부타디에닐, 1,4-펜타디에닐, 1,3-시클로펜타디에닐, 1,3-헥사디에닐, 1,4-헥사디에닐, 1,3-시클로헥사디에닐, 1,4-시클로헥사디에닐, 1,3-시클로헵타디에닐, 1,4-시클로헥사디에닐, 1,3-시클로헵타디에닐, 1,3,5-시클로헵타트리에닐 및 1,3,5,7-시클로옥타테트라에닐이 포함된다.
본원에서 사용되는 용어 "알키닐"은 측쇄, 분지쇄 또는 시클릭 알키닐을 나타낸다. 일반적으로, 알키닐은 C2 내지 C30 알키닐, 예를 들어, C2 내지 C6 알키닐이다.
본원에서 사용되는 용어 "아릴"은 단일, 다핵, 컨쥬게이트되거나 융합된 방향족 탄화수소 또는 방향족 헤테로시클릭 고리계의 라디칼을 나타낸다. 아릴의 예로는 페닐, 나프틸 및 푸릴이 포함된다. 아릴이 헤테로시클릭 방향족 고리계를 포함하는 경우, 헤테로시클릭 방향족 고리계는 N, O 및 S로부터 독립적으로 선택된 1 내지 4개의 헤테로원자를 함유할 수 있다.
당업자에게 자명한 바와 같이, 화학식(1) 및 (2)에서, R1 및 R2는 화학식(1)의 하나 이상의 화합물내 기(A)가 본 발명의 방법의 단계(b)에서 쿠커비투릴기를 형성하기 위해 반응하는 것을 방해하지 않는 임의의 기일 수 있다. 본 발명은 R1 및 R2가 특정 기인 방법으로 제한되지 않는다.
화학식(1), (2) 및 (5)에서, R1 또는 R2가 1가 라디칼인 경우, 1가 라디칼은 일반적으로 -R, -OR, NR2(여기에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된다), NO2, -CN, -X, -COR, -COX, -COOR,
Figure 112006060557845-PCT00010
(여기에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된다),
Figure 112006060557845-PCT00011
(여기에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된다), -SeR, -SiR3-(여기에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된다), -SR, -SOR,
Figure 112006060557845-PCT00012
, -SO2R, -S-S-R, -BR2(여기에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된다), -PR2(여기에서 R은 독립적으로 선택된다),
Figure 112006060557845-PCT00013
(여기에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된다),
Figure 112006060557845-PCT00014
(여기에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된다), -P+R2(여기에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된다) 및 금속 또는 금속 착물로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며,
상기에서 R은 H, 치환되거나 치환되지 않은 직쇄, 측쇄 또는 고리형의 포화되거나 불포화된 탄화수소 라디칼, 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼이며, X는 할로이다.
R1 또는 R2가 1가 라디칼인 경우, 1가 라디칼은 예를 들어, H, 치환되거나 치환되지 않은 알킬(예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, 2차-부틸, 이소부틸, 3차 부틸등), 치환되거나 치환되지 않은 알케닐, 치환되거나 치환되지 않은 알키닐, 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 또는 치환되거나 치환되지 않은 아릴(예를 들어, 페닐, 나프틸, 피리딜, 푸라닐, 티오페닐 또는 피라졸릴), -OR, -SR 또는 -NR2일 수 있다.
몇몇 구체예에서, R1 또는 R2가 1가 라디칼인 경우, R1 또는 R2는 30개 미만의 탄소원자를 포함한다. 1가 라디칼은 예를 들어, C1 내지 C30 알킬, C2 내지 C30 알케닐, 탄소 원자수 5 내지 30의 시클릭 탄화수소기, O, N 또는 S와 같은 하나 이상의 헤테로원자를 갖는 탄소 원자수 4 내지 30의 지방족 시클릭기, 탄소 원자수 6 내지 30이고 헤테로원자를 갖지 않는 아릴기 및 O, N 또는 S와 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 갖는 탄소 원자수 5 내지 30의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
R1 또는 R2가 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 프로필옥시 등과 같은 알콕시기일 수 있다. R1 또는 R2는 또한 히드록시, 할로, 시아노, 니트로, 아미노, 알킬아미노 또는 알킬티오 라디칼일 수 있다.
R1, R2 및 이들이 결합된 탄소원자에 의해 형성되는 치환되거나 치환되지 않은 시클릭기의 예는 탄소 원자수 5 내지 30의 치환되거나 치환되지 않은 포화되거나 불포화된 시클릭 탄화수소기 및 O, N 또는 S와 같은 하나 이상의 헤테로원자를 갖는 탄소 원자수 3 내지 30, 일반적으로는 4 내지 30의 치환되거나 치환되지 않은 포화되거나 불포화된 시클릭 탄화수소기를 포함한다. 이러한 치환되거나 치환되지 않은 시클릭기는 두개 이상의 융합된 고리를 포함할 수 있다.
화학식(A) 내 화학식(B)의 인접하는 단위체의, 화학식(2)내 화학식(B)의 인접하는 단위체의, 또는 쿠커비트[n]우릴내 화학식(D)의 인접하는 단위체의 R1 및 R2를 연결시킬 수 있는 2차 라디칼은 예를 들어, 탄소 원자수가 1이상인 2가의 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 측쇄, 포화되거나 불포화된 탄화수소 라디칼일 수 있다. 2가 라디칼은 O, N 또는 S와 같은 하나 이상의 헤테로원자로 이루어지거나 이를 함유할 수 있다.
R 또는 R'가 치환되거나 치환되지 않은 탄화수소 라디칼 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로아릴 라디칼인 경우, R 또는 R'은 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 치환되거나 치환되지 않은 알케닐, 치환되거나 치환되지 않은 알키닐 또는 치환되거나 치환되지 않은 아릴일 수 있다.
R 또는 R'가 치환되거나 치환되지 않은 탄화수소 라디칼 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼인 경우, 탄화수소 라디칼 또는 헤테로시클릴 라디칼은 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 유사하게, R1, R2 및 이들이 결합한 탄소원자와 함께 치환되거나 치환되지 않은 시클릭기를 형성하는 경우, 시클릭기는 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 임의의 치환기는 임의의 기일 수 있고 예를 들어, 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 치환되거나 치환되지 않은 알케닐, 치환되거나 치환되지 않은 알키닐, 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴, 치환되거나 치환되지 않은 아릴, 할로(예를 들어, F, Cl, Br 또는 I), 히드록실, 알콕실, 카르보닐, 아실 할라이드, 니트로, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 아미노, 이미노, 시아노, 이소시아네이트, 티올, 티올-에스테르, 티오-아미드, 티오-우레아, 설폰, 설파이드, 설폭사이드 또는 설폰산기 또는 금속 또는 금속 착물일 수 있다. 임의의 치환기는 또한 보란, 인 함유 기, 예를 들어, 포스핀, 알킬 포스핀, 포스페이트 또는 포스포르아미드, 규소 함유 기 또는 셀레늄 함유 기일 수 있다.
일반적으로, Z는 -NO2, -CO2R, -COR, 또는 -CX3로 이루어진 군으로부터 선택되고 여기에서 X는 할로(예를 들어, F, Cl, Br 또는 I)이고, R은 H, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴 또는 포화되거나 불포화된 헤테로시클릴이다.
본 발명의 몇몇 구체예에서, 화학식(1) 및 (2)의 화합물내 화학식(B)의 모든 단위체에서 R3는 =O이고, R5는 H이다.
기 L은 두개의 기 A를 연결시킬 수 있는 임의의 기일 수 있다. L은 일반적으로 2가 유기 기이다. 몇몇 구체예에서, L은 중합체이다. 몇몇 구체예에서, L은 화학식 -(CR2)a-(E-(CR2)b-)c(CR2)d- 또는 -(CR2)a-(E-(CR=CR)b-)c(CR2)d-이며,
여기에서,
E는 -O-, -NR-, -S-, 포화되거나 불포화된 2가 탄화수소 라디칼, 또는 치환되거나ㅏ 치환되지 않은 지방족 또는 방향족 2가 헤테로시클릴 기이고,
R은 화학식(2)에 대해 상기 정의된 바와 같으며,
a, b, c 및 d는 각각 0 또는 1 내지 30의 정수이고, 단 a, b, c 및 d가 모두 0은 아니다.
예를 들어, L이 화학식 -(CR2)a-, -(CR=CR)a- 또는 -(NR)a-(여기에서, R은 상기 정의된 바와 같으며, a는 1 내지 30의 정수이다)의 기일 수 있다. E가 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼인 경우, 헤테로시클릴 라디칼은 하나 이상의 치환기에 의해 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 임의의 치환기는 어떠한 기도 가능하며, 예를 들어, 치환되거나 치환되지 않은 알킬, 치환되거나 치환되지 않은 알케닐, 치환되거나 치환되지 않은 알키닐, 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴, 치환되거나 치환되지 않은 아릴, 할로(F, Cl, Br 또는 I), 히드록시, 알콕실, 카르보닐, 아실 할라이드, 니트로, 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 아미노, 이미노, 시아노, 이소시아네이트, 티올, 티올-에스테르, 티오-아미드, 티오-우레아, 설폰, 설파이드, 설폭사이드 또는 설폰산 기 또는 금속 또는 금속 착물일 수 있다. 임의의 치환기는 또한 보란, 인 함유 기, 예를 들어, 포스핀, 알킬 포스핀, 포스페이트 또는 포스포르아미드, 규소 함유 기 또는 셀레늄 함유 기일 수 있다.
L은 예를 들어, -CH2-, -(CH2)n-, -(CH=CH)n-, -O-, -NH-, -CH2-NH-, -CH(CH3)(CH2)nCH(CH3)- 또는 -(CH2)n-N(CH3)CH2CH2N(CH3)-(CH2)p-(여기에서, n 및 p는 정수이고, 예를 들어, 1 내지 30이며, 예컨대 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 등이다)일 수 있다. L은 또한 유기금속기, 예컨대, -CH2Si(R)2CH2-(여기에서, R은 H, 치환되거나 치환되지 않은 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 포화되거나 불포화된 탄화수소 라디칼 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼이다)일 수 있다. 몇몇 구체예에서, L은 금속 원자이거나 이를 포함하고, 화학식(1)의 화합물은 금속 착물이다.
바람직한 구체예에서, 추가 화합물은 화학식(2)의 화합물이다. 당업자들에게 자명한 바와 같이, 혼합물 중의 화학식(1) 및 (2)의 화합물내 기 R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, 및 R14가 H가 아닌 경우, 기 A는 서로 반응하거나, 화학식(2)의 화합물과 반응하여, 기 A 간에, 그리고 기 A와 화학식(2)의 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물의 부재하에서 단계(b)에서 쿠커비투릴기를 형성할 수 있다. 그러나, 상기 기들 모두가 H이거나, 쿠커비투릴기를 형성해야 하는 화학식(2)의 화합물 또는 화합물들 및 기 A에서, H인 상기 기의 전체 수가 H가 아닌 기의 전체 수보다 크다면, 단계(b)에서 쿠커비투릴기를 형성하기 위해, 기 A 및 화학식(2)의 하나 이상의 화합물에 대해 기 A 간에, 그리고 기 A와 화학식(2)의 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물이 포함되어야 한다.
기 A 간에, 그리고, 기 A와 화학식(2) 또는 (6) 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물은 일반적으로 화학식 R5COR5 (여기에서, 각각의 R5는 H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다), 화학식 R5OC(R5)2OR5(여기에서, 각각의 R5는 H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다), 트리옥산, 치환되거나 치환되지 않은 3,4-디히드로피란 및 치환되거나 치환되지 않은 2,3-디히드로푸란으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 치환되거나 치환되지 않은 3,4-디히드로피란 또는 치환되거나 치환되지 않은 2,3-디히드로푸란은 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴 또는 할로와 같은 기에 의해 치환될 수 있다. 화학식 R5COR5의 화합물은 예를 들어, 포름알데히드일 수 있다.
일반적으로, 혼합물은 추가로 주형 화합물(templating compound)을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, "주형 화합물"은 본 발명의 방법에 의해 제조되는, 상이하게 사이징된(sized) 쿠커비투릴기의 상대적 양에 영향을 주는 화합물을 나타낸다. 예를 들어, 혼합물에 첨가되는 경우 주형 화합물은 당해 비를, 주형 화합물을 함유하지 않거나 상이한 주형 화합물을 함유하지만 동일한 조건하에서 반응되는 혼합물을 사용하여 제조되는 쿠커비트[5]우릴 대 쿠커비트[6]우릴의 비와 비교하는 경우, 쿠커비트[5]우릴 대 쿠커비트[6]우릴의 비를 변화시킬 수 있다.
일반적으로, 주형 화합물은 염이다. 그러나, 많은 다른 화합물이 또한 주형 화합물로서 작용할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 방법에 의해 제조되는 상이하게 사이징된 쿠커비투릴의 비를 변화시킬 수 있는 임의의 화합물은 주형 화합물로서 사용될 수 있다. 주형 화합물은 유기 화합물, 유기 화합물의 염 또는 무기 화합물일 수 있다. 주형 화합물로서 사용될 수 있는 적합한 화합물은 염화암모늄, 염화리튬, 염화나트륨, 염화칼륨, 염화루비듐, 염화세슘, 브롬화암모늄, 브롬화리튬, 브롬화나트륨, 브롬화칼륨, 브롬화루비듐, 브롬화세슘, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화칼륨, 요오드화루비듐, 요오드화세슘, 황화칼륨, 황화리튬, 테트라부틸암모늄 클로라이드, 테트라에틸암모늄 클로라이드, 0-카르보란, 티오아세트아미드, N-(1-나프틸)에틸렌디아민, 2,2'-비퀴놀린, p-브로모아날린, 타우린, 블루 테트라졸륨, 2-아미노-3-메틸 벤조산, 인돌-3-알데히드, 시스틴, 4-아세트아미도아닐린, p-아미노페놀, 아세트아미드, 4-아미노아세토페논, 4-디메틸아미노벤즈알데히드, 2-아미노벤즈이미다졸, 비스-(4,4'-비피리딜)-α,α-크실렌, 적인 및 리튬 p-톨루엔설포네이트일 수 있다. 본 발명자는 다수의 다른 화합물이 주형 화합물로서 사용하기 위해 적합할 수 있는 것으로 여기는 바, 상기 기재가 전부인 것으로 간주되지 않아야 한다. 상기 산의 음이온이 또한 주형 화합물인 것으로 간주될 수 있다.
주형 화합물은 반응 혼합물에 단일로 첨가될 수 있거나 하나 이상의 화합물은 반응 혼합물에 첨가될 수 있다.
염이 주형 화합물로서 사용되는 경우, 염은 바람직하게는, 금속 할라이드, 암모늄 할라이드, 금속 설페이트 또는 금속 토실레이트이다. 염의 음이온이 사용되는 산의 음이온에 상응하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 사용되는 산이 염산인 경우, 금속 클로라이드 또는 염화암모늄이 바람직한 염이다. 유사하게, 산이 요오드화수소산인 경우 요오다이드 함유 염이 바람직하게 사용되고 산이 브롬화수소산인 경우 브로마이드 함유 염이 바람직하다.
산은 바람직하게 강한 무기산이거나 강한 유기산이다. 원칙적으로, 임의의 산이 사용될 수 있다. 산은 생성 반응을 촉매하는 작용을 한다.
바람직한 산은 황산, 염산, 브롬화수소산, 요오드화수소산, 중수소 황산, 인산, p-톨루엔설폰산 및 메탄 설폰산을 포함한다. 이러한 기재가 전부인 것은 아니며, 반응에 촉매작용할 수 있는 임의의 산이 본 발명의 방법에 사용될 수 있음은 자명하다.
혼합물은 수성계일 수도 아닐 수도 있다. 혼합물이 수성계인 경우, 산은 혼합물내 산의 농도가 5M을 초과하는 양으로 혼합물내에 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 용매가 혼합물에 첨가될 수 있다. 용매는 예를 들어, 트리플루오로아세트산, 메탄설폰산, 1,1,1-트리플루오로에탄올 또는 이온성 액체로부터 선택될 수 있다.
일반적으로, 단계(b)는 혼합물을 기 A들중 적어도 일부가 반응하기에 효과적인 조건에 노출시켜 쿠커비투릴기를 형성하는 것을 포함하는 데, 형성된 쿠커비투릴기의 적어도 일부는 화학식(1)의 어느 한 분자의 기 A 및 화학식(1)의 다른 분자의 기 A로부터 형성된다.
본 발명의 방법의 단계(b)는 일반적으로 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 형성하기에 충분한 시간 동안 혼합물을 20℃ 내지 120℃로 가열하는 것을 포함한다. 일반적으로, 상기 온도는 60℃ 내지 110℃이고 가장 바람직하게는 80℃ 내지 110℃이다. 혼합물의 비등을 피하는 것이 바람직하다. 환류하의 가열은 요구되지 않지만 사용될 수도 있다.
몇몇 구체예에서, 단계(b)는 화학식(1)의 하나 이상의 화합물을 기 A 간에, 또는 기 A와 추가 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물과 접촉시키고, 이 혼합물을 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 형성하기에 충분한 시간 동안 20 내지 120℃의 온도로 가열하는 것을 포함한다.
본 발명의 방법은 하기 비제한적 실시예를 참조로 하여 하기에서 기술된다.
1. 화학식 (1) 및 (2)의 화합물의 제조
화학식(1) 및 (2)의 화합물은 여러 가지 방법에 의해 제조될 수 있다.
(a) 화학식(5)의 글리콜우릴 유사체의 합성
화학식(2)는 상기 기술된 바와 같은 화학식(5)의 글리콜우릴 유사체를 포함한다.
화학식 (5)의 화합물은 화학식
Figure 112006060557845-PCT00015
의 글리콜우릴을 포함한다.
화학식 (5)의 화합물은 화학식
Figure 112006060557845-PCT00016
의 치환된 글리콜우릴도 포함한다.
다수의 치환된 글리콜우릴은 문헌에 공지되어 있다. 본원의 참조문헌으로는 특히 약 30개의 치환된 글리콜우릴의 목록이 기재되어 있는 해로 피터센(Harro Petersen)의 평론(Synthesis, 1973, 249-293) 이 있다. 상기 문헌에는 치환된 글리콜우릴의 몇몇 다른 예가 기재되어 있는 바, 근본적으로 어떠한 α- 또는 β-디케톤도 치환되거나 치환되지 않은 글리콜우릴을 제조하는 데 사용될 수 있는 것으로 간주된다.
추가의 치환된 글리콜우릴은 국제 공개공보 제WO 00/68232호에 기재되어 있다.
글리콜우릴 유사체 및 그 밖의 글리콜우릴 유사체는 당해 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 글리콜우릴 유사체 및 그 밖의 글리콜우릴 유사체는, 예를 들어 해로 피터센(Harro Petersen)의 평론(Synthesis, 1973, 249-293)에 기재되어 있는 바에 따라 제조될 수 있다.
글리콜우릴 유사체는, 예를 들어 다음 반응 도식 1 및 2에 기재되어 있는 바와 같이 제조될 수 있다.
[반응 도식 1]
Figure 112006060557845-PCT00017
[반응 도식 2]
Figure 112006060557845-PCT00018
상기 반응 도식 1 및 2에서,
각각의 R1, R2 및 R3 기는 각각 독립적으로 선택되고, 상기에서 화학식 (2)에 대해 정의한 바와 같고,
X는 할로 또는 티오에테르와 같은 이탈기이다.
반응 도식 1의 반응은 다음 조건 하에서 수행될 수 있다:
a) 실온에서 수일 동안 물 중에서 반응시킴;
b) 조용매를 갖거나 갖지 않는 산성 물 중에서 반응시킴;
c) 반응물 중의 물을 공비적으로 제거하면서 산 촉매의 존재하에 탄화수소 용매 중에서 반응시킴;
d) 반응 동안 발생한 물을 제거하거나 제거하지 않으면서 루이스 산의 존재하에 탄화수소 용매 중에서 반응시킴.
반응 도식 2에서, 디아민 중간체를 형성시키기 위한 반응은 조용매를 갖거나 갖지 않는 산성 물 중에서 수행된다. 글리콜우릴 유사체를 형성시키기 위한 디아민 중간체의 반응을 염기성 조건하에 수행된다. 하나의 R3 기가 =NH이고 나머지 R3이 =O인 글리콜우릴 유사체를 형성시키기 위한 반응 도식 2의 반응은 문헌(I. J. Dagley and M. Kony, Heterocycles 1994, 38, 595)에 기재되어 있다.
반응 도식 1은 예를 들어, 하기 치환된 글리콜우릴(화합물 1.1 내지 1.13)을 제조하는 데 사용될 수 있다:
Figure 112006060557845-PCT00019
상기 화합물 1,2에서, X는 할로이다.
R11과 R12가 함께 기 -CHR5-O-CHR5-을 형성하고, R13과 R14가 함께 기 -CH0R5-O-CHR5-을 형성하는 화학식 (2)의 화합물은, R11 내지 R14가 H인 화학식 (2)의 화합물을 트리옥산, 화학식 (R5)2CO의 화합물, 화학식 R50C(R5)2OR5의 화합물(여기에서, R5는 상기에서 정의한 바와 같고, 각각의 R5는 독립적으로 선택된다) 및 산과 혼합한 다음, 당해 혼합물을 약 20 내지 60℃로 가열하여 제조할 수 있다. 통상적으로, 강한 무기산 또는 강한 유기산이 사용되는 경우, 혼합물을 20 내지 40℃로 가열한다. 그러나, 트리플루오로아세트산과 같은 약산이 사용되는 경우, 혼합물을 약 60℃로 가열할 수 있다.
R11 내지 R14의 일부 또는 전부가 -CHR50R5인 화학식 (2)의 화합물은, R11 내지 R14가 H인 화학식 (2)의 화합물을 염기성 조건 하에서 X가 할로이고 각각의 R5가 독립적으로 선택되며 상기에서 정의한 바와 같은 화학식 XHR5COR5의 화합물과 반응시켜 제조할 수 있다. 반응은 통상적으로 실온에서 일어나지만, 반응 혼합물을 약 40℃로 가열할 수 있다.
실시예 1
7M 염산(1.27mL)에 현탁되어 있는 3a-(4-(1-클로로부탄)-6a-메틸글리콜우릴(화합물 1.7)(1g, 4.2mmol)에 40% 포름알데히드(15mL)를 첨가하고, 혼합물을 실온에서 18시간 동안 교반하였다. 형성된 침전된 디에테르를 여과하여 수거하고, 물로 세척한 다음, 건조시켰다.
실시예 2
실온에서, 농축 황산(7mL)에 용해되어 있는 3a-(p-요오도페닐)-6a-메틸글리콜우릴(화합물 1.2, 여기에서 X는 I이다)(1g, 1.8mmol)에 40% 포름알데히드(1.7mL)를 첨가하였다. 20 내지 30분 후에, 혼합물을 빙수에 부어넣고, 침전된 디에테르를 여과하여 수거하고, 진공하에 80℃에서 건조시켰다. 수율: 80%.
실시예 3
실온에서, 농축 황산(7mL)에 용해되어 있는 3a,6a-디페닐글리콜우릴(1g, 1.8mmol)에 40% 포름알데히드(0.7mL)를 첨가하였다. 20 내지 30분 후에, 혼합물을 빙수에 부어넣고, 침전된 디에테르를 여과하여 수거하고, 진공하에 80℃에서 건조시켰다. 수율: 95%.
실시예 4
실온에서, 농축 황산(6mL)에 용해되어 있는 3a,6a-디(p-요오도페닐)글리콜우릴(1g, 1.8mmol)에 40% 포름알데히드(0.54mL)를 첨가하였다. 20 내지 30분 후에, 혼합물을 빙수에 부어넣고, 침전된 디에테르를 여과하여 수거하고, 진공하에 80℃에서 건조시켰다.
실시예 5
3a,6a-사이클로펜타노글리콜우릴(1g, 5.49mmol)을 실온에서 디메틸설폭사이드(1mL), 물(2mL) 및 40% 포름알데히드(1.6mL)의 혼합물에 첨가하고, 1M NaOH를 사용하여 혼합물의 pH를 9로 조정하였다. 12시간 후에, 혼합물을 메탄올(15mL)에 부어넣고, 침전된 테트롤(화합물 2.6)을 여과에 의해 수거하고, 진공하에 80℃에서 건조시켰다. 수율: 82%
실시예 6
트리플루오로아세트산(2mL)에 용해되어 있는 3a-(4-부트-2-엔)-6a-메틸글리콜우릴(화합물 1.3)(1g, 0.48mmol)에 40% 포름알데히드(1.46mL)를 첨가하고, 혼합물을 12시간 동안 60℃로 가열하였다. 용매를 증발시켜 디에테르를 수득한다. 수율: 70%. 1시간 미만의 짧은 반응 시간으로, 알콜과 에테르와의 혼합물이 형성된다.
글리콜우릴의 디에테르 유사체는 본원에 참조로 인용되는 문헌(A. Wu, A. Chakraborty, D. Witt, J. Lagona, F. Damkai, M. A. Ofori, J. K. Chiles, J. C. Fettinger, and L. Isaacs J. Org. Chem. 2002, 67, 5817-5830)의 방법과 유사한 무수 조건하에서도 제조될 수 있다.
(b) 올리고머의 합성
화학식(2)의 화합물은 화학식 -CHR5-의 브릿지에 의해 연결된 화학식 (B)의 단위체를 2 내지 10개 포함하는 올리고머를 포함한다. 이러한 올리고머, 및 화학식(2)의 올리고머(상기 기재된 바와 같으나, y가 10임)는 하기 "(c) 화학식(1)의 화합물의 합성"에서 기술되는 바와 같이 화학식(1)의 화합물을 제조하기 위한 전구체로서 사용될 수 있다.
콜리콜우릴 유사체는 이러한 올리고머를 제조하는데 사용될 수 있다. 이러한 올리고머는 하나 이상의 글리콜우릴 유사체를 산, 경우에 따라, 이러한 화합물들 간에 화학식 -CHR5-의 브릿지를 형성할 수 있는 화합물과 혼합한 다음, 상기 혼합물을 가열하여 제조할 수 있다. 화학식 -CHR5-의 브릿지를 형성할 수 있는 화합물은 트리옥산, 화학식 R5COR5의 화합물 또는 화학식 R50C(R5)2OR5의 화합물(여기에서, R5는 상기에서 정의한 바와 같고, 각각의 R5는 독립적으로 선택된다)일 수 있다.
화학식 -CHR5-의 브릿지에 의해 연결된 화학식(B)의 2개 이상의 단위체를 포함하는 화학식(2)의 화합물은 상기 기술된 것과 유사한 조건 하에서 화학식 -CHR5-의 브릿지에 의해 연결된 화학식(B)의 2개 이상의 단위체를 포함하는 다른 화학식(2)의 화합물 또는 글리콜우릴 유사체와 반응하여 화학식(B)의 보다 큰 수의 단위체를 함유하는 올리고머를 생성시킬 수 있다.
본 발명의 발명자들은, 적합한 반응 온도 및 반응 시간을 사용하여 화학식 -CHR5-의 브릿지에 의해 연결된 화학식 (B)의 단위체를 2 내지 11개 포함하는 올리고머를, 쿠커비투릴을 형성시키기 위해 반응하는 올리고머 없이 제조할 수 있음을 밝혀냈다. 일반적으로, 올리고머는 반응 혼합물을 50℃ 미만의 온도로 약 20시간 미만 동안 가열하여 제조한다. 이러한 공정으로, 일반적으로 상이한 수의 화학식 (B)의 단위체를 포함하는 올리고머의 혼합물이 생성된다. 경우에 따라, 특정 길이의 올리고머는 혼합물 내의 다른 올리고머로부터 결정화 또는 크로마토그래피에 의해 분리될 수 있다.
화학식(2)의 화합물의 예는 하기 구조를 갖는 화합물 2.1 내지 2.7을 포함한다:
Figure 112006060557845-PCT00020
실시예 7
트리플루오로아세트산(15mL)에 용해되어 있는 3a-이소프로필글리콜우릴(1g, 5.4mmol)에 40% 포름알데히드(1.62mL)에 첨가하고, 혼합물을 50℃에서 24시간 동안 환류 가열하였다. 용매를 증발시켜, 주로 디에테르 이량체(화합물 2.3)를 수득하는데, 이는 정제하거나 미정제 상태로 사용하였다.
실시예 8
트리플루오로아세트산(15mL)에 용해되어 있는 알킬테트라된 비스글리콜우릴(화합물 1.11)(500g, 1.9mmol)을 40% 포름알데히드(0.855mL)에 첨가하고, 혼합물을 50℃에서 24시간 동안 환류 가열하였다. 용매를 증발시켜, 주로 이량체를 수득하는데, 이는 정제하거나 미정제 상태로 사용하였다.
실시예 9
트리플루오로아세트산(15mL)에 용해되어 있는 3a-(4-(1-클로로-4-메틸부탄) 글리콜우릴(화합물 1.6)(1g, 4.2mmol)에 40% 포름알데히드(1.26mL)를 첨가하고, 혼합물을 50℃에서 24시간 동안 환류 가열하였다. 용매를 증발시켜, 디에테르로서 이량체 유도체를 수득하였다.
실시예 10
3a-(4-(1-클로로-4-메틸부탄)글리콜우릴(화합물 1.6)(1g, 2.9mmol)의 포름알데히드 디에테르 유도체와 치환되지 않은 글리콜우릴 이량체(화합물 2.2)(1.8g, 5.8mmol)를 함께 실온에서 진한 HCl(5mL) 중에서 혼합하였다. 30분 후 내지 1시간 이내에, 균질 혼합물을 MeOH(10mL)에 부어넣고, 침전물을 수거한 다음, 건조시켜, 주로 펜타머(pentamer)를 수득하였다.
실시예 11
3a,6a-디페닐글리콜우릴(2.9g, 7.7mmol)의 포름알데히드 디에테르 유도체, 치환되지 않은 글리콜우릴 이량체(화합물 2.2)(4.7g, 15.4mmol) 및 K2CO3(530mg)를 함께 메탄설폰산(40mL) 중에서 실온에서 20분 혼합한 다음, 50℃에서 10분 동안 혼합하였다. 균질 혼합물을 MeOH(60mL)에 부어넣고, 침전물을 수거한 다음, 건조시켜 주로 펜타머를 수득하였다.
실시예 12
디메틸글리콜우릴(1g, 5.9mmol)의 포름알데히드 디에테르 유도체(화합물 2.5) 및 치환되지 않은 글리콜우릴 이량체(화합물 2.2)(0.91g, 2.95mmol)를 진한 HCl(2mL) 중에서 실온에서 30분 내지 1시간 동안 교반한 다음, 균질 혼합물을 MeOH(10mL)에 부어넣고, 침전물을 수거한 다음, 건조시켜, 주로 디에테르 테트라머를 수득하였다.
실시예 13
3a,6a-사이클로펜타노글리콜우릴(1g, 3.3mmol)의 테트라올 유도체(화합물 2.6)를 진한 HCl(2mL) 중의 치환되지 않은 글리콜우릴(937mg, 6.6mmol) 용액에 첨가하고, 혼합물을 실온에서 30분 동안 교반하였다. 균질 혼합물을 MeOH(10mL)에 부어넣고, 침전물을 수거한 다음, 건조시켜, 주로 삼량체를 수득하였다.
실시예 7 내지 13이 올리고머내 화학식(B)의 모든 단위체에서 R3가 =O이고, R5가 H인 올리고머의 제조에 관한 것이지만, 유사한 공정이 사용되어 R3기의 일부 또는 전부가 =O 아니고/아니거나 R5 기의 일부 또는 전부가 H가 아닌 올리고머를 사용할 수 있다. 예를 들어, R3가 =O이 아닌 올리고머는 출발 물질로서 R3가 O이 아닌 글리콜우릴 유사체를 사용하여 제조될 수 있다. R5가 H가 아닌 올리고머는 하나 또는 두개의 R5기가 H가 아닌 화학식 R5COR5의 화합물이 포름알데히드 대신에 사용되는, 실시예 7 내지 9에서 예시된 것과 유사한 공정을 사용하여 제조될 수 있다.
(c) 화학식(1)의 화합물의 합성
화학식(2)의 화합물, 및 화학식(2)의 올리고머(상기 기술된 바와 같으나 y가 10임)는 화학식(1)의 화합물을 제조하기 위한 전구체로서 사용될 수 있다. 이는 단일 또는 쌍을 이룬 전자로서의 친핵성 또는 친전자성 반응, 커플링 반응 및 축합 반응과 같은 여러 반응을 통해 가능하다. 이러한 반응은 예를 들어 하기 화합물 3.1 내지 3.6과 같은 화합물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 유사하게, 통상적인 배위 화학 기술은 또한 L이 금속이거나 금속을 포함하는 화학식(1)의 화합물 및 화학식(1)의 화합물이 금속 착물인 화합물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 이러한 기술은 예를 들어 하기에서 비스-페난트롤린 글리콜우릴 코발트 배위 착물 3.7과 같은 화합물을 제조하는 데 사용될 수 있다.
다르게는, 화학식(1)의 연결된 글리콜우릴은 반응 도식 1에 대해 기술된 반응 조건을 사용하여 폴리케톤으로부터 직접 제조될 수 있다(예를 들어, R1COCOR2COCOR3는 R2가 -CHCH3CH2CH2CH2CH3CH-이고, R1 및 R3가 CH3인 화합물 1.11을 제조하거나, R2가 -CH2CH2CH2CH2CH2-이고, R1 및 R3가 CH3인 화합물 1.12를 제조한다).
화학식(1)의 여러 화합물(화합물 3.1 내지 3.7)의 구조식은 하기와 같다:
Figure 112006060557845-PCT00021
Figure 112006060557845-PCT00022
실시예 14
pH 1의 산성화된 물(0.5mL)(임의로, 조용매 THF(3mL)와 함께) 중의 운데칸-2,3,9,10-테트론 또는 테트라메톡시 아세탈(1.4g) 및 우레아(1.13g)의 혼합물을 며칠 동안 실온에서 교반하였다. 단단하게 연결된 글리콜우릴(화합물 1.12)를 여과에 의해 수거하고, 메탄올로 세척하고 건조시켰다(1g).
화합물 3.2의 제조. 40% 수성 포름알데히드(0.7ml)을 주위 온도에서 8M HCl 중에 현탁된 상기 연결된 글리콜우릴(화합물 1.12)(0.53g)에 첨가하였다. 교반된 혼합물을 20시간 동안 상기 온도에서 유지시켰다. 메탄올(5Ml)을 균질한 용액에 첨가하고, 여과에 의해 침전물을 수거하고, 진공 하에서 건조시켰다. 생성물(화합물 3.2, n = 1)을 추가 정제 없이 본 발명의 방법에 사용하였다.
2. 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물의 형성
하기 실시예 15 및 16에서, "화합물 3.2"는 상기 실시예 14에서 기술된 바와 같이 제조된 n = 1인 화합물 3.2이다.
실시예 15
화합물 3.2(350mg)을 HCl 32% (5mL) 중의 치환되지 않은 글리콜우릴 이량체(화합물 2.2)(332mg)의 미세한 현탁액에 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하자, 겔이 형성되었다. 혼합물을 3시간 동안 95℃로 가열하여 균일한 용액을 얻었다. 진공 하에서 모든 휘발성 물질을 제거하여 고형물을 수득하였다. 상기 고형물은 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 함유하였다.
중합체 생성물의 가교도가 낮은 또 다른 절차를 하기에 기술되는 바와 같이 수행하였다.
화합물 3.2(350mg)을 HCl 32%(5mL) 중의 치환되지 않은 글리콜우릴 이량체(화합물 2.2)(663mg)의 미세한 현탁액에 첨가하였다. 이 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하자 겔을 형성하지 않고 균질한 혼합물이 수득되었다. 이후, 화합물 3.2의 350mg을 첨가하고, 이 혼합물을 초기 20분 동안은 실온에서 유지한 후, 3시간 동안 95℃로 가열하였다. 진공 하에서 모든 휘발성 물질을 제거하여 고형물을 수득하였다. 이 생성물을 물 및 염 용액에 불용성이었다. 상기 고형물은 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 함유하였다.
실시예 16
화합물 3.2(350mg)을 HCl 32% (3mL) 중의 치환되지 않은 글리콜우릴(77mg)의 미세한 현탁액에 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하자, 겔이 형성되었다. 혼합물을 3시간 동안 95℃로 가열하여 균일한 용액을 얻었다. 진공 하에서 모든 휘발성 물질을 제거하여 고형물을 수득하였다. 상기 고형물은 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 함유하였다.
실시예 17
화합물 3.5와 유사한 구조를 갖는 화학식(1)의 화합물을, 폴리에틸렌이민(50% 수용액 3ml; 폴리에틸렌이민의 평균 분자량: 2000달톤)과 비스브로모메틸글리콜우릴(화합물 1.13, 100mg)을 12시간 동안 가열하므로써 제조하였다. 형성된 혼합물을 얼음조에서 냉각시키고, 염산으로 산성화시키고, 혼합물에 HCl 기체를 통과시키므로써 산 농도를 포화 농도로 증가시켰다. 실온에서 파라포름알데히드(37mg)를 첨가하고, 이 혼합물을 12시간 동안 실온에서 유지시켰다. 이후, 화합물 2.2(188mg) 및 파라포름알데히드(18mg)을 첨가하고, 혼합물을 3시간 동안 90℃로 가열하였다. 용매를 증발시켜 다수의 우세한 쿠커비트[5]우릴기를 함유하는 고형물을 수득하였다. 쿠커비트[5]우릴기의 우세도는 기체 흡착 실험을 통해 측정하였다.
실시예 18
화합물 3.5과 유사한 구조를 갖는 화학식(1)의 화합물을, 폴리에틸렌이민(50% 수용액 3ml; 폴리에틸렌이민의 평균 분자량: 2000달톤)과 비스브로모메틸글리콜우릴(화합물 1.13, 100mg)을 12시간 동안 가열하므로써 제조하였다. 형성된 혼합물을 얼음조에서 냉각시키고, 염산으로 산성화시키고, 혼합물에 HCl 기체를 통과시키므로써 산 농도를 포화 농도로 증가시켰다. 실온에서 파라포름알데히드(37mg)를 첨가하고, 이 혼합물을 12시간 동안 실온에서 유지시켰다. 이후, 화합물 2.7(240mg)을 첨가하고, 혼합물을 3시간 동안 90℃로 가열하였다. 용매를 증발시켜 다수의 우세한 쿠커비트[5]우릴기를 함유하는 고형물을 수득하였다. 쿠커비트[5]우릴기의 우세도는 기체 흡착율, 특히 아세틸렌/프로판 비를 통해 측정하였다.
본 발명의 방법의 추가 실시예가 하기 대표적인 반응 도식 (1) 내지 (6)으로 제시된다:
Figure 112006060557845-PCT00023
Figure 112006060557845-PCT00024
대표적인 반응 도식 (1) 내지 (6)에서, n 및 y는 정수이고, X는 N, S 또는 O와 같은 헤테로원자이다.
상기의 대표적인 반응 도식 (1) 내지 (6)은 단지 예시일 뿐이며, 도시된 생성물은 쿠커비투릴기가 본 발명의 방법에 의해 제조된 화합물의 일부에 연결될 수 있음을 예시하는 것이다.
본 발명의 방법은 다수의 쿠커비투릴기를 함유하는 화합물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 몇몇 구체예에서, 제조된 화합물은 다수의 연결된 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물이다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 화합물내 쿠커비투릴기가 선형, 분지형 또는 가교 방식으로 연결되던지 간에, 기 A 및 사용된 추가 화합물(존재하는 경우) 및 형성된 쿠커비투릴기의 크기에 의존한다. 형성된 쿠커비투릴기의 크기 분포는 주형 화합물의 존재 또는 부재에 의해 달라질 수 있다. 상기 예시적 반응 도식(4) 및 (5)의 화합물 4.4 및 4.5에서 도시된 것과 유사한 방식으로 연결된 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물은 형성된 쿠커비투릴기가 쿠커비트[6]우릴기인 경우에 우세하게 발생한다.
본 발명의 방법의 이점은, 본 발명의 방법이 쿠커비투릴 또는 단일 쿠커비투릴기를 포함하는 쿠커비투릴 유사체의 초기 생성에 이어지는 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체를 연결시키는 후속 단계를 필요로 하지 않고, 다수의 쿠커비투릴기를 함유하는 화합물을 제조하는 것을 포함한다는 것이다. 이는 결과적으로 비용 및 시간을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물은 WO 00/68232에 기술된 바와 같이 쿠커비투릴과 같은 목적에 사용될 수 있다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물은, 예를 들어 치료적 활성제의 느린 방출을 위한 제형에서, 화합물내 쿠커비투릴기로 착화된 화합물의 방출을 늦추는 데 사용될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 본 발명의 방법은 다수의 연결된 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 이러한 화합물은 큰 분자이고, 이에 따라 일반적으로 단일 쿠커비투릴기를 포함하는 작은 쿠커비투릴 또는 쿠커비투릴 유사체 분자보다, 화합물을 통과하는 액체 또는 기체에 의해 덜 물리적으로 세척되기 쉽다. 또한, 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물이 액체에 용해되어 있는 경우에, 화합물의 높은 분자량은, 화합물이 경우에 따라 인공 또는 생물학적 필름 또는 막의 사용에 의해 액체내 주어진 환경에 용이하게 보유될 수 있음을 의미한다.
몇몇 구체예에서, 본 발명의 방법에 의해 제조된 두개 이상의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물은 쿠커비투릴기의 복합적 특성을 유지하면서 성형되거나, 다르게는 물품으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 다수개의 쿠커비투릴기를 포함하는 몇몇 화합물은 필름 또는 비드로 형성될 수 있다. 이러한 필름은 분배 용액 및 기체에 대해 사용될 수 있으며, 필름 상의 쿠커비투릴기는 용액 또는 기체로부터 특정 분자 또는 물질을 선택적으로 포획할 수 있어서, 이에 따라 선택적 물질을 어느 한 용액 또는 기체로부터 다른 용액 또는 기체로 필름을 통과하게 한다.
당업자들은, 광범위하게 기술된 본 발명의 사상 또는 범주로부터 출발하지 않고 본원에 기술된 특정 구체예에 기술된 바와 같이 본 발명에 대해 수많은 변형 및/또는 변경이 이루어질 수 있음을 인지할 것이다. 그러므로, 본원에서 기술되거나 예시된 특정 구체예는 모든 면에서 예시적인 것이며 비제한적인 것으로서 간주되어야 한다.

Claims (11)

  1. 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물을 제조하는 방법으로서,
    (a) 하기 화학식(1)의 하나 이상의 화합물과 산을 포함하는 혼합물을 형성시키는 단계, 및
    (b) 상기 혼합물을 기 A의 적어도 일부가 반응하여 쿠커비투릴기를 형성하는 데 효과적인 조건에 노출시키는 단계를 포함하는 방법:
    A-L-A (1)
    상기 식에서,
    L은 연결기이고,
    각각의 A는 독립적으로 선택되며, 하기 화학식(A)
    Figure 112006060557845-PCT00025
    의 기이고,
    상기 화학식(A) 내 하기 화학식(B)
    Figure 112006060557845-PCT00026
    의 각 단위체에 대해, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 L과의 결합 또는 1가 라디칼로부터 선택되거나, R1, R2 및 이들이 결합되는 탄소원자는 함께 치환되거나 치환되지 않은 시클릭기를 형성하거나, 화학식(B)의 어느 한 단위체의 R1 및 화학식(B)의 인접하는 단위체의 R2는 함께 결합 또는 2가 라디칼을 형성하고, 각각의 R3는 독립적으로 =O, =S, =NR', =CXZ, =CZR', =CXR" 및 =CZ2(여기에서, Z는 전자 유인기이고, X는 할로이고, R'는 L과의 결합, H, 치환되거나 치환되지 않은 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 포화되거나 불포화된 탄화수소 라디칼, 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택되고, R"는 L과의 결합이다)로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    각각의 R6는 독립적으로 L과의 결합, H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부 터 선택되고,
    R7 및 R8은 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 H 및 -CHR6OR6로 이루어진 군으로부터 선택되거나, R7 및 R8은 함께 기 -CHR6-O-CHR6-을 형성하고, 여기에서 여기에서, R6는 독립적으로 L과의 결합, H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R9 및 R10은 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 H 및 -CHR6OR6로 이루어진 군으로부터 선택되거나, R9 및 R10은 함께 기 -CHR6-O-CHR6-을 형성하고, 여기에서 R6는 독립적으로 L과의 결합, H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    x는 0 또는 1 내지 10의 정수이고,
    단, R1, R2, 또는 R6 중 하나 이상은 L과의 결합이거나, 하나 이상의 R3은 =NR", =CZR" 또는 =CXR"(여기에서, R"는 L과의 결합이다)이다.
  2. 제1항에 있어서, 혼합물이 하기 화학식(6)의 화합물 및 하기 화학식(2)의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하며,
    형성된 쿠커비투릴기의 적어도 일부는 화학식(1)의 어느 한 분자의 기 A, 화학식(1)의 하나 이상의 다른 분자의 기 A 및 화학식(2) 또는 (6)의 하나 이상의 분자로부터 형성되는 방법:
    Figure 112006060557845-PCT00027
    Figure 112006060557845-PCT00028
    상기 식에서,
    화학식(2) 내 하기 화학식(B)
    Figure 112006060557845-PCT00029
    의 각 단위체에 대해, R1 및 R2는 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 1가 라디칼이거나, R1, R2 및 이들이 결합되는 탄소원자는 함께 치환되거나 치환되지 않 은 시클릭기를 형성하거나, 화학식(B)의 어느 한 단위체의 R1 및 화학식(B)의 인접하는 단위체의 R2는 함께 결합 또는 2가 라디칼을 형성하고, 각각의 R3는 독립적으로 =O, =S, =NR, =CXZ, =CRZ, 및 =CZ2로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기에서, Z는 전자 유인기이고, X는 할로이고, R은 H, 치환되거나 치환되지 않은 직쇄형, 분지형, 또는 고리형의 포화되거나 포화되지 않은 탄화수소 라디칼, 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼이고,
    화학식(2)에서 각각의 R5는 독립적으로 H, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R11 및 R12는 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 H 및 -CHR5OR5로 이루어진 군으로부터 선택되거나, R11 및 R12는 함께 기 -CHR5-O-CHR5-을 형성하고, 여기에서, 각각의 R5는 독립적으로 선택되며 상기 정의된 바와 같으며;
    R13 및 R14은 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 H 및 -CHR5OR5로 이루어진 군으로부터 선택되거나, R13 및 R14은 함께 기 -CHR5-O-CHR5-을 형성하고, 여기에서, 각각의 R5는 독립적으로 선택되며 상기 정의된 바와 같으며;
    y는 0 또는 1 내지 9의 정수이다.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 단계 (b)가 혼합물을 20 내지 120℃의 온도로 가열하는 것을 포함하는 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 단계 (b) 가 화학식(1)의 하나 이상의 화합물을, 기 A 간에, 그리고, 기 A와 화학식 (2) 또는 (6)의 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물과 접촉시키고, 이 혼합물을 20 내지 120℃로 가열하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 기 A 간에, 그리고, 기 A와 화학식 (2) 또는 (6)의 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물이 화학식 R5COR5(여기에서, 각각의 R5는 독립적으로 선택되고 H, 알킬 또는 아릴이다)의 화합물 및 화학식 R5OC(R5)2OR5(여기에서, 각각의 R5는 독립적으로 선택되고 H, 알킬 또는 아릴이다)의 화합물, 트리옥산, 치환되거나 치환되지 않은 2,3-디히드로피란 및 치환되거나 치환되지 않은 2,3-디히드로푸란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 기 A 간에, 그리고, 기 A와 화학식 (2) 또는 (6)의 화합물 간에 브릿지를 형성할 수 있는 화합물이 포름알데히드인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, R3가 O이고, R6가 H인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, L이 중합체인 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, L이 화학식 -(CR2)a-(E-(CR2)b-)c(CR2)d- 또는 -(CR2)a-(E-(CR=CR)b-)c(CR2)d-이며, 여기에서,
    E는 -O-, -NR-, -S-, 포화되거나 불포화된 2가 탄화수소 라디칼, 또는 치환되거나 치환되지 않은 지방족 또는 방향족 2가 헤테로시클릴 라디칼이고,
    R은 H, 치환되거나 치환되지 않은 직쇄형, 분지형 또는 고리형의 포화되거나 불포화된 탄화수소 라디칼 또는 치환되거나 치환되지 않은 헤테로시클릴 라디칼이고,
    a, b, c 및 d는 각각 0 또는 1 내지 30의 정수이고, 단 a, b, c 및 d가 모두 0은 아니다.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, L이 -(CH2)n-, -(CH=CH)n-, -O-, -NH-, -CH2-NH-, -CH(CH3)(CH2)nCH(CH3)- 또는 -(CH2)n-N(CH3)CH2CH2N(CH3)-(CH2)p-(여기에서, n 및 p는 정수이다)인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 다수의 쿠커비투릴기를 포함하는 화합물.
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