水溶液に可溶であり、金属ポルフィリンを含む新規電解重合可能モノマー
本発明は、水溶液中で重合されることになっており、アセチレン、ピロール類、チオフェン類、インドール類、アニリン類、アジン類、ｐ−フェニレンビニレン類、ｐ−フェニレン類、ピレン類、フラン類、セレノフェン類、ピリダジン類、カルバゾール類、アクリラート類、メタクリラート類、及びそれらの誘導体から選択される電解重合可能パターン、並びに水溶液中で少なくとも２個のイオン化実体又はイオン化可能実体で置換されている金属ポルフィリンを含む新規電解重合可能モノマーに関する。本発明はまた、このようなモノマーの重合方法、このようなモノマーの重合によって得ることができる電気活性プローブ、及びこのような１つの電気活性プローブを使用して生体試料中の標的リガンドを検出する方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電解重合の技術分野に関する。特に、本発明の対象は、水溶液に可溶であり、金属ポルフィリンを含む新規電解重合可能モノマーである。本発明はまた、前記モノマーを重合する方法、前記モノマーを重合することによって得ることができる電気活性プローブ、及び前記電気活性プローブを使用して生体試料中の標的リガンドを検出する方法に関する。
【０００２】
タンパク質や核酸配列などの生体分子の検出は、近年特に医療分野で迅速な技術的進歩を遂げている。例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などのＤＮＡ増幅方法の開発によって、非常に少量のＤＮＡを検出することが可能になってきた。まず、感染因子又は試験される細胞のＤＮＡを単離し、次いでＰＣＲタイプの技術を使用して増幅し、最後にＤＮＡの有無を検出及び定量化する。
【０００３】
感受性が改善され、特異性が改善されたより低いコストのリアルタイム検出読取りに基づいて生体分子を検出するための新しい装置の開発は、完全な拡大を遂げつつある。
【０００４】
現在、一般的に検出に使用されるトランスデューサーは蛍光検出器である。この方法は、光学式読取り、すなわち化学又は生化学反応の後に起こる吸収又は放出される光の測定に基づく。したがって、間接的方法である。多数の化合物、特にこの文脈で広く使用される金属ポルフィリンは、蛍光特性を有する。米国特許第６６２３９７３号明細書には、ポルフィリンフィルムの蛍光変化によって揮発性有機化合物を検出する方法を記載されている。Ｗａｎｄｒｅｋａｒらは、化合物メソ−トリ（Ｎ−メチル−４−ピリジニウム）ポルフィリニル−ｐ−フェニレン−５’Ｏ−チミジン）とＤＮＡ分子との相互作用を記載している（Ｊ．Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ Ｃｈｅｍ．、１９９６、３３、１７７５−１７８３）。米国特許第６００４５３０号明細書には、タンパク質又はオリゴヌクレオチドの蛍光検出を可能にする生体分子と結合している金属ポルフィリン誘導体を調製する方法が記載されている。
【０００５】
これらの間接的方法の重大な欠点は、その感受性と特異性が低いことである。
【０００６】
電気化学検出などの直接検出技法が開発されている。この技法は、速く特異的な生体分子検出をもたらす。電気化学トランスデューサーの高感受性、そのマイクロファブリケーション技法及び小型化技術との両立、その低コスト、並びに最低限のメンテナンスによって、これらの装置は診断にとって重要である。さらに、電気化学的性質は、様々な変性方法、より一般的には電気信号を生じるＤＮＡと様々な分子との特異的相互作用を検出する方法において、ＤＮＡハイブリッド形成にわたって唯一の電気制御経路をもたらす。
【０００７】
電量及び電位差検出、又はインピーダンス測定による検出など、複数の電気化学検出モードが存在する。
【０００８】
電気活性インターカレーターの使用に基づく電気化学センサーは、文献に広範囲に記載されている（Ｍｉｌｌａｎら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、１９９３、６５、２３１７；Ｂａｒｄら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、１９９０、６２、２６５８）。ハイブリッド形成後に形成されたプローブ−標的のデュプレックスを、インターカレーター溶液に曝露する。インターカレーターとデュプレックスの表面との結合による電気化学応答の増大は、ハイブリッド形成信号として働く。これらのバイオセンサーの大部分は、Ｃｏ（ｐｈｅｎ）３３＋、Ｃｏ（ｂｐｙ）３３＋、又はダウノマイシンなどの金属カチオン錯体を使用する。ハイブリッド形成に対してこれらのインターカレーターの特異性が低いので、この方法の選択性が非常に限定されている。
【０００９】
他の電気化学センサーは、電気化学プローブとしてフェロセンなどの電子供与体基を使用する。国際公開第０１／８１４４６号パンフレットには、フェロセンに結合しているポリヌクレオチドをピロール単位が有する電気活性ポリマーが記載されている。Ｂｅｄｉｏｕｉらは、触媒系で使用されているポリ（ピロール−マンガンポルフィリン）フィルムを記載している（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ、１９８９、５６、２６７−２７５）。これらの構造では、使用されているモノマーは疎水性であり、電解重合は、一般に有機溶媒中で実施される。しかし、有機媒体中での操作は、生体分子の使用と両立しない。生体分子は、このような媒体に可溶でなく、及び／又はその中で変性されることが多く、その特性は劣化する。タンパク質に関して、ほとんどの場合、活性立体配座の損失が確認されている。
【００１０】
この知見から、現在までに２つの戦略が出現している。第１の戦略は、電極から始めて、ポリピロール層（有機溶媒中で被着）、ピロール／ピロール−電子供与体基のコポリマー層（有機溶媒中で被着）、及び最後にピロール／生体分子に共有結合しているピロールのコポリマー層（水性媒体中で被着）を含む複数の導体ポリマー層を、電極を含むチップ上に形成することからなる。このいわゆる「多層」戦略は、例えば仏国特許第２８４９０３８号明細書に記載されている。この戦略のために使用することができるポリマーは、例えば国際公開第９５／２９１９９号パンフレット、及び国際公開第０１／８１４４６号パンフレットに記載されている。この「多層」戦略は、チップの複数のすすぎ操作の各時間において必要とされる有機溶媒／水性媒体の複数回の移行を用いるために時間がかかるので、完全には満足できるものではない。
【００１１】
もう１つの戦略は、後官能化と呼ばれ、ポリマー層上に配置されている反応性官能基を使用して、水性媒体中で生体分子を後重合、すなわち共有結合することからなる。特に、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｔａｌｓ １９９９、８９−９４及びＢｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２００１、２、５８−６４を挙げることができる。この後官能化戦略は、生体分子のアドレス指定を可能にしない。さらに、生体分子のポリマーへの結合有効性が可変であるため、パッドツウパッド再現性に欠ける。
【００１２】
したがって、改善された電気活性特性を有し、水溶液中での電解重合反応と両立することができるポリマーの開発が依然として待たれている。
【００１３】
従来技術の欠点を解決するために、本発明は、水溶液中で重合されるよう意図されているモノマーであって、
− アセチレン、ピロール類、チオフェン類、インドール類、アニリン類、アジン類、ｐ−フェニレンビニレン類、ｐ−フェニレン類、ピレン類、フラン類、セレノフェン類、ピリダジン類、カルバゾール類、アクリラート類、メタクリラート類、及びそれらの誘導体の中から選択される電解重合可能単位と、
− 水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の実体で置換されている金属ポルフィリンとを含むモノマーを提案する。
【００１４】
有利なことには、上記に定義するものなどの電解重合可能モノマーは、下記に説明する特性のいずれか１つ、又は互いに除外しない場合には下記の特性の複数を有する。
− 金属ポルフィリンは、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な３個の実体で置換されている、
− モノマーは、少なくとも１０ｍＭまでの濃度、好ましくは少なくとも３０ｍＭまでの濃度で蒸留水に可溶である、
− 金属ポルフィリンは、金属ポルフィリンのメソ位に配置されている、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の実体で置換されている、
− イオン化実体又はイオン化可能実体は、アンモニウム、アミン、ポリアミン、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、及びホスファートの官能基の中から選択される、ｐＨが３〜８である水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な官能基を含む、
− 金属ポルフィリンを置換するイオン化実体又はイオン化可能実体の２つは、塩の形のＮ−メチルピリジニウム基又は−ＣＯＯＨ官能基を含む、
− 金属ポルフィリンを置換するイオン化実体又はイオン化可能実体の２つは、同一である、
− 金属ポルフィリンは、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の異なる実体で置換されている、
− 金属ポルフィリン、特にそのメソ位の１つにおいて、有利にはポリヌクレオチド、特にオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、オリゴ糖、及びビオチンの中から選択され、ポリヌクレオチドが好ましい生体リガンドで置換されている、
− 電解重合可能単位と金属ポルフィリンとの結合は、金属ポルフィリンのメソ位で行われている、
− 電解重合可能単位と金属ポルフィリンとの結合は、スペーサーアームを介して行われている、
− 電解重合可能単位はピロールであり、好ましくはピロールと金属ポルフィリンとの結合は、確実にピロールの３位で行われている、
− 金属ポルフィリンは、好ましくはハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基の中から選択される、１つ又は複数の電子供与体基又は電子吸引体基でも置換されている、
− 金属ポルフィリンの金属は、遷移金属（２００５年７月版Ｍｅｎｄｅｌｅｉｅｖの表に定義）、又はＭｇ、Ａｌ、Ｓｎ、若しくはＧｅであり、好ましくはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｎ、及びＧｅの中から、好ましくはＣｏ、Ｚｎ、及びＭｎの中から選択される、
− モノマーはいずれの生体リガンドも含まない。
【００１５】
本発明のモノマーは、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な実体が少なくとも２個存在することにより、水溶液に可溶となり、それによって前記水性媒体中でその重合が可能になる。
【００１６】
本発明をさらに詳細に説明する前に、本明細書及び特許請求の範囲で使用されるいくつかの用語を下記に定義する。
【００１７】
「電解重合可能モノマー」は、電解重合可能単位を含むモノマーを意味し、前記モノマーは、電気化学重合によって、他のモノマーと反応して、ポリマーを生成することができる。電解重合可能構造は、単結合と二重結合が交互に並んでいる構造である。特に、本発明では、電解重合可能単位として、ピロール、アセチレン、チオフェン、アジン、ｐ−フェニレン、ｐ−フェニレンビニレン、ピレン、フラン、セレノフェン、ピリダジン、カルボアゾール、アニリン、インドール、アクリラート、メタクリラート類、及びそれらの誘導体が使用される。
【００１８】
「水溶液中でイオン化可能な」「実体」又は「基」は、水溶液中でカチオン又はアニオンを生成することができる親水性化学基を意味する。水溶液中でイオン化された形は、加水分解又は減成のタイプの化学反応を実施することなく得られる。イオン化された形は、例えばプロトン交換によって、又は塩からイオン対が溶解した形で得られる。前記イオン化実体又はイオン化可能実体は、特にアンモニウム基、アミン基（−ＮＨＲ”、式中、Ｒ”は水素原子又は（Ｃ１〜Ｃ４）アルキルである）、ポリアミン、カルボン酸（−ＣＯＯＨ）、ホスホン酸（−ＯＰ（ＯＨ）２）、スルホン酸（−ＳＯ３Ｈ）、ホスファート基（−Ｏ−Ｐ（Ｏ）２（ＯＲ”）、式中、Ｒ”は水素原子又は（Ｃ１〜Ｃ４）アルキルである）を含む。イオン化可能実体は、ｐＨが３〜８、好ましくは５〜８である水溶液中に置かれるとイオンの形で存在する。有利なことには、イオン化可能実体は、蒸留水中でイオン化された形で存在する。
【００１９】
本発明では、「アルキル」は、１〜１５個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有する直鎖又は分岐の炭化水素基を意味する。（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基は、１〜４個の炭素原子を含むアルキル基を意味する。（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基の例は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基である。
【００２０】
「アルケニル」は、１〜１５個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有し、１つ又は複数の二重結合、好ましくは１又は２個の二重結合を含む直鎖又は分岐の炭化水素基を意味する。
【００２１】
「アルキニル」は、１〜１５個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有し、１つ又は複数の三重結合、好ましくは１又は２個の三重結合を含む直鎖又は分岐の炭化水素基を意味する。
【００２２】
「アルコキシ」は−Ｏ−アルキル基を意味し、アルキルは上記に定義される。
【００２３】
アンモニウム基は、Ｎ−メチルピリジニウムなど、塩の形の第四級アミンを意味する。Ｎ−メチルピリジニウム基は、好ましくは下記に対応する：
【化１】
【００２４】
「ハロゲン原子」は、塩素、臭素、フッ素、又はヨウ素原子を意味する。
【００２５】
整数が例えば１〜３の範囲に含まれていると示されている場合、この整数が１、２、又は３であり得ることを意味する。
【００２６】
「水溶液に可溶なモノマー」は、重合条件下、すなわち電気化学経路を経由する重合反応に使用される温度、ｐＨ、及びイオン強度の条件下で水溶液に可溶なモノマーを意味する。電解重合は、一般にｐＨが３〜８の水溶液中、２０〜３０℃程度の温度で実施される。好ましくは、本発明のモノマーの溶解性は、前記モノマーを２５℃の温度の蒸留水に少なくとも１ｍＭまでの濃度、好ましくは少なくとも１０ｍＭまでの濃度、さらに好ましくは少なくとも３０ｍＭまでの濃度で添加すると、沈殿のない肉眼で見ると透明な均質溶液が生じる程度である。
【００２７】
「重合」は、一定数のモノマーの組立が可能になって、ポリマーを生成する化学又は電気化学経路を経由する同じ化学タイプの単位の反応を意味する（ｒ×Ｍ→（Ｍ）ｒ、式中、ｒは２以上である）。「重合」は、共重合及び単独重合を包含する。本発明では、重合は、有利にピロール単位が縮合して、ポリピロールを生成することに関する。共重合は、異なる単位の同時重合を意味する。「電解重合」、「電気化学共重合」、及び「電気化学重合」という用語は電気化学による重合を意味する。電解重合／電解共重合ステップは、当業者に周知の技法で行われる。例えば、酸化による重合、又は定電流（クロノポテンシオメトリー）若しくは定電位（クロノアンペロメトリー）による重合を引き起こすのに十分な電位走査にモノマーをかけることによって実施することができる。本発明の特定の一実施形態では、重合は、クロノアンペロメトリー堆積又は定電位堆積によって行われる。本方法は、電位を平衡電位（ゼロ電流）から反応が電極で起こる固定値まで上げることと、時間に対する電流を測定することからなる。
【００２８】
「重合条件」は、重合に使用される水溶液のｐＨ、温度、及びイオン強度を意味する。ピロールに関して、電解重合は、ポリピロールの生成をもたらすＤｉａｚメカニズム（Ｓａｄｋｉら、Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．、２９：２８３−２９３、２０００）によって実施される。この重合は、ピロールモノマーの２位及び５位で起こる。したがって、ピロール核の３位又は４位が置換されているピロールは、２位及び５位で他のピロールと重合又は共重合することができる。３位が置換されているピロール単位が好ましい。
【００２９】
「導体ポリマー」は、ほとんどの場合単結合及び二重結合（共役結合）の鎖に沿って電子が高度に非局在化し、それによって半導体又は導体のように挙動するポリマーを意味する。
【００３０】
生体リガンドは、生物学的に興味のある標的分子と反応させることができる少なくとも１つの認識部位を有する化合物を意味する。本発明では、特異的に相互作用して、コンジュゲートを形成することができるリガンド／抗リガンド対は、プローブリガンド／標的リガンドとも呼ばれる。
【００３１】
生体リガンドとしては、例えばポリヌクレオチド、特にオリゴヌクレオチド、抗原、抗体、ポリペプチド、タンパク質、ハプテン、オリゴ糖、及びビオチンを挙げることができる。したがって、これらの生体リガンドの大部分は、水溶液中でイオン化可能な官能基を含むことは明らかである。本発明の意味では、「生体リガンド」という用語、並びに「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」、「抗原」、「抗体」、「ポリペプチド」、「タンパク質」、「ハプテン」、「オリゴ糖」、及び「ビオチン」という用語は、問題の生体リガンドに結合し、生体リガンドを金属ポルフィリンと結合させるリンカーアームを包含し得る。これらのリンカーアームは、特に金属ポルフィリンが有する場合によっては活性形のアミン官能基又は酸官能基と生体リガンドが有する反応性官能基との結合によって生ずる−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−鎖を含み得る。
【００３２】
「ポリヌクレオチド」という用語は、適切なハイブリッド形成条件下で少なくとも部分相補的オリゴヌクレオチドとハイブリッド形成することができる少なくとも２種類の天然又は修飾ヌクレオチド（デオキシリボヌクレオチド又はリボヌクレオチド）鎖を意味する。修飾ヌクレオチドは、例えば修飾塩基を含み、並びに／又はヌクレオチド間結合及び／若しくは主鎖で修飾を含むヌクレオチドを意味する。修飾塩基としては、例えばイノシン、メチル−５−デオキシシチジン、ジメチルアミノ−５−デオキシウリジン、ジアミノ−２，６−プリン、及びブロモ−５−デオキシウリジンを挙げることができる。修飾ヌクレオチド間結合を例示するために、ホスホロチオアート結合、Ｈ−ホスホナート結合、及びアルキル−ホスホナート結合を挙げることができる。仏国特許出願公開第６２６０７５０７号明細書、及びＭ．Ｅｇｈｏｍら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ（１９９２）１１４、１８９５−１８９７のＰＮＡが主題の論文に記載されているものなどのα−オリゴヌクレオチドは、主鎖が修飾されているヌクレオチドからなるポリヌクレオチドの例である。これらの修飾物はそれぞれ、組み合わせて使用することができる。ポリヌクレオチドは、オリゴヌクレオチド、天然核酸、又はその断片、例えばＤＮＡ、リボソームＲＮＡ、メッセンジャーＲＮＡ、転移ＲＮＡ、酵素増幅技法によって得られる核酸などとすることができる。
【００３３】
「ポリペプチド」という用語は、特に、少なくとも２つのアミノ酸類の任意の鎖を意味する。アミノ酸類は、タンパク質をコードする第一級アミノ酸、ｔｒａｎｓ−４−ヒドロキシプロリンなどの酵素作用後の誘導アミノ酸、及びノルバリン、Ｎ−メチル−Ｌロイシン、スタリン（Ｈｕｎｔ Ｓ．、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ、Ｂａｒｅｔｔ Ｇ．Ｃ．編、Ｃｈａｐｍａｎ ａｎｄ Ｈａｌｌ、Ｌｏｎｄｏｎ １９８５を参照のこと）などのタンパク質に存在していない天然アミノ酸、固体担体上又は液相中での合成に使用することができる化学官能基で保護されているアミノ酸、並びに非天然アミノ酸を意味する。「タンパク質」という用語には、核タンパク質、リポタンパク質、リンタンパク質、金属タンパク質、及び糖タンパク質など、ホロタンパク質及び異種タンパク質が特徴的な立体配座の形が線維状でも球状でも共に包含される。
【００３４】
「ハプテン」という用語は、すなわちそれ自体では抗体産生による免疫反応を引き起こすことができないが、周知の条件下で動物を免疫すること、特に複合ハプトタンパク質による免疫化によって得られた抗体によって認識されることができる非免疫原性化合物を意味する。これらの化合物は、一般的に３０００Ｄａ未満、ほとんどの場合２０００Ｄａ未満の分子量を有し、例えばグリコシル化されたペプチド、代謝産物、ビタミン、ホルモン、プロスタグランジン、毒素、抗生物質、又は様々な医薬品、ヌクレオシド、及びヌクレオチドとすることができる。
【００３５】
「抗体」という用語は、ポリクローナル抗体又はモノクローナル抗体、遺伝的組換えによって得られる抗体、及びＦａ断片又はＦ（ａｂ’）２断片又はＦｃ断片などの抗体の断片、及び遺伝的修飾又は組換えによって得られる任意の抗体を包含する。「抗原」という用語は、免疫応答によってその合成が誘導された抗体によって認識されることができる化合物を意味する。
【００３６】
本発明の対象は、その別の態様によれば、ピロール単位及び金属ポルフィリンを含む式（Ｉ）のモノマーである：
【化２】
式中、
− Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つは、同じか異なるイオン化された又はイオン化可能な基であるという条件で、Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基はそれぞれ互いに独立に、水素原子、水溶液中でイオン化された若しくはイオン化可能な基、又は生体リガンドを表し、
− Ａ１、Ａ２、及びＡ３はそれぞれ互いに独立に、特に下記の鎖の中から選択されるスペーサーアームを表し：
・ −（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は０〜５の範囲にある整数である）、
・ −（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ２−（式中、ｎ２は１〜５の範囲にある整数である）、
・
【化３】
・
【化４】
（式中、ｎ３は１〜５の範囲にある整数である）、
・
【化５】
− Ｒａ基、Ｒｂ基、Ｒｃ基、Ｒｄ基、Ｒｅ基、Ｒ基、又はＲｆ基、Ｒｇ基、及びＲｈはそれぞれ互いに独立に、水素原子、電子供与体基、又は電子吸引体基を表し、
− Ｘは、特に下記の鎖の中から選択されるスペーサーアームであり；
・ −（ＣＨ２）ｍ１−（式中、ｍ１は１〜６の範囲にある整数である）、
・
【化６】
（式中、ｍ２及びｍ３はそれぞれ互いに独立に、１〜３にある整数であり、Ｒ’は水素原子又は（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基である）、
・ −Ｃ＝（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｍ４−（式中、ｍ４は１〜３の範囲にある整数である）、
・ １〜３種類のアミノ酸類を含むポリペプチド鎖、
・ −（ＣＨ＝ＣＨ）ｍ５−（式中、ｍ５は１〜３の範囲にある整数である）、
− Ｍは、遷移金属、又はＭｇ、Ａｌ、Ｓｎ、若しくはＧｅであり、
− Ｒは、水素原子、又はメチル基、エチル基、若しくはメトキシ基である。
【００３７】
有利なことには、式（Ｉ）のモノマーは、互いに除外しない場合には下記の特性の１つ又は複数を有する。
− Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つはそれぞれ独立に、アンモニウム、アミン、ポリアミン、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、及びホスファートの官能基の中から選択される、ｐＨが５〜８である水溶液中でイオン化された若しくはイオン化可能な官能基であり、又はそれを含む、
− Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうちただ１つ、好ましくはＲ３基は、ポリヌクレオチド、特にオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、オリゴ糖、及びビオチンの中から選択される生体リガンドである、
− Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも１つは、塩の形のＮ−メチルピリジニウム又は−ＣＯＯＨの形である、
− −Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２、好ましくは−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝塩の形のＮ−メチルピリジニウム又は：
【化７】
− −Ａ３−Ｒ３は下記の基である：
【化８】
− −Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝−Ａ３−Ｒ３、好ましくは−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝−Ａ３−Ｒ３＝塩の形のＮ−メチルピリジニウム、
− ピロールと金属ポルフィリンとの結合は、確実にピロールの３位で行われている、
− Ｒは水素原子である、
− Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒｄ＝Ｒｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝Ｒｈ＝Ｈ、
− Ｒａ基、Ｒｂ基、Ｒｃ基、Ｒｄ基、Ｒｅ基、Ｒｆ基、Ｒｇ基、及びＲｈ基の少なくとも１つは、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基の中から選択される電子供与体基又は電子吸引体基である、
− 金属ポルフィリンの金属は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｎ、及びＧｅの中から、好ましくはＣｏ、Ｚｎ、及びＭｎの中から選択される、
− モノマーはいずれの生体リガンドも含まない、
− Ｘは下記の基である：
【化９】
【００３８】
金属ポルフィリンに存在するイオン化可能実体によって、金属ポルフィリンの疎水性にもかかわらず、水溶液に可溶なモノマーを得ることが可能になる。これらのイオン化可能実体は、存在している電解重合可能モノマーの特性を決して劣化させず、重合をおそらく水相で実施して、好ましくは伝導性であるポリマー層を形成する。
【００３９】
さらに、錯化金属のタイプを選択することによって、所望の電気活性領域に対して選択された金属に応じて非常に広範囲の検出電位を得ることが可能である。このようにして得られたポリマーは電気活性が高く、検出電位が広範囲である。モノマー合成後の錯化金属の化学的性質、したがって電気化学活性領域におけるこの幅広い選択性によって、その後これらの検出系を多重化に使用することが可能になる。
【００４０】
この電位範囲は、ポルフィリン環の置換基（供与体又は吸引体）の電子性を変えることによって広げることができる。例えば、本発明のポルフィリンのフェニル基又はピロール基を、有利にハロゲンの中から、並びにシアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基の中から選択される、酸化還元電位を改変することができる１つ又は複数の供与体基又は吸引体基で置換することが可能である。
【００４１】
例として、ピロールで官能化されたトリカチオン性ポルフィリン、ピロールで官能化されたジアニオン性ポルフィリン、及び４つのメソ位が官能化されたポルフィリン（１つのメソ位がピロール基で官能化されて電気化学重合され、別のメソ位が活性エステル基で官能化されてプローブオリゴヌクレオチドをグラフトし、残りの２つのメソ位が２つのピリジニウム基で官能化されて水性媒体での溶解性が確実になる）の合成を下記に詳述する。これらの合成を本発明による他の化合物の調製に適応することは当業者の範囲内である。
【００４２】
メソ位に−ＳＯ３Ｈ基を有するポルフィリンの合成は、メソ位がフェニルで置換されているポルフィリンを濃硫酸で処理することからなる、Ｆｌｅｉｓｈｅｒ Ｅ．Ｂ．ら（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１９７１、９３、３１６２−３１６７）によって発表された方法を使用して行うことができる。引き続いて、トリメチルシリルフェニルポルフィリン基を有するポルフィリンを合成し、ＣＩＳＯ３ ＳｉＭｅ３の存在下でＣＣｌ４中４時間還流することによってスルホン化を実施し、次いでＮａＯＨの存在下で加水分解することからなる穏やかな方法が、Ｂａｏ−Ｈｕｉ Ｙｅら（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ ２００３、５９、３５９３−３６０１）によって発表された。
【００４３】
−ＯＰ（ＯＨ）２基で置換されているポルフィリンの合成は、４ホルミルフェニルホスホナートを合成し、上述の所望のジピロメタンに縮合させ、続いてピリジンの存在下で加水分解することからなる、Ａ．Ｍ．Ｍａｓｓａｒｉら（Ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ、２００３、２２、３０６５−３０７２）によって記載された方法に従うことができる。
【００４４】
吸引体基で置換されているポルフィリンの合成は、ホウ素について、例えばＲ．Ｋａｃｈａｄｏｕｒａｉｎら（Ｊ．Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ．Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２００３、９５、２４０−２４８）によって記載されており、クロロホルム中、液体二臭素の所望のポルフィリンに対する反応を用いる。
【００４５】
当業者は、これらの方法を、所望のポルフィリンに到達するように適応させることができる。
【００４６】
１）ピロールで官能化されたトリカチオン性ポルフィリンの合成
第１ステップは、フタルイミド基の形で保護されているアミン基で置換されているベンズアルデヒドの合成からなる。この反応は定量的である。例えば、下記のスキーム１に従って、３−ヒドロキシ−ベンズアルデヒドを、炭酸カリウムの存在下３−ブロモプロピル−フタルアミドでアルキル化することによって実施する。
【化１０】
【００４７】
ポルフィリンの合成では、下記のスキーム２に示すＡｄｌｅｒらの方法（Ｒ．Ｇ．Ｌｉｔｔｌｅ、Ｊ．Ａ．Ａｎｔｏｎ、Ｐ．Ａ．Ｌｏａｃｈ、Ｊ．Ａ．Ｉｂｅｒｓ、Ｊ．Ｈｅｔｅｒｏｃｙｌｉｃ Ｃｈｅｍ．，１９７５，３４３；Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９６７（３２）、４７６頁）に従って、先に合成されたフタルイミド基で置換されているベンズアルデヒド、４−ピリジン−カルボキサルデヒド、及びピロールをプロパン酸中で使用することができる。
【化１１】
【００４８】
６つのポルフィリンの混合物が得られる。これらをシリカゲルクロマトグラフィーで分離する。
【００４９】
次いで、下記のスキーム３に従って、ジクロロメタン／エタノール混合物中、ヒドラジンで脱保護することによって、アミン官能基を得ることができる。
【化１２】
【００５０】
次いで、ポルフィリン−アミンとピロール酢酸とのペプチド結合を実施することができる。複数の合成経路が提案されており、下記のスキーム４に従う好ましい経路は、従来のカップリング剤Ｎ−ヒドロキシコハク酸イミドの存在下、ジシクロヘキシル−カルボジイミドの存在下でのカップリング反応からなる。このカップリング反応は、窒素が保護されていない（経路Ａ）、又はトルエンスルホナート基（Ｔｏｓ）で窒素が保護されている（経路Ｂ）ピロール酢酸を使用して開発された。
【化１３】
【化１４】
【００５１】
ポルフィリンのメタル化は、容易で且つ定量的である。下記のスキーム５に従って、一般にジメチルホルムアミド中、第２の酸化度で選択される金属塩化物の存在下で実施される。
【化１５】
【００５２】
最後の合成ステップでは、ポルフィリンのピリジル基をメチル化して、トリカチオン性にする。この反応は定量的であり、下記のスキーム６に従って、例えばＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）中、大過剰のヨウ化メチルの存在下で行われる。
【化１６】
【００５３】
溶離液として水を用いてＤＯＷＥＸ−Ｃｌカラムに通すことによって、カウンターアニオン交換及び最終精製が行われる。
【００５４】
２）ピロールで官能化されたジアニオン性ポルフィリンの合成
【化１７】
【００５５】
所望のポルフィリンは、３種類の異なる基でメソ置換されている。この場合、その合成のためのＡｄｌｅｒ法は、２１種類のポルフィリンを分離する必要があるはずなのであまりよく適応していない。２つの異なる置換基がｔｒａｎｓの位置にある場合、合成を次の２つのステップに分けることができる。ジピロメタンの合成（Ｂ．Ｊ．Ｌｉｔｔｌｅｒ、Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９９９（６４）、１３９１頁；Ｊ．Ｋ．Ｌａｈａ、Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、２００３（７）、７９９頁）、次いでポルフィリン環の構築（Ｄ．Ｔ．Ｇｒｙｋｏ、Ｍ．Ｔａｓｉｏｒ、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００３（４４）、３３１７頁）。Ｒａｏ Ｏ．Ｄ．、Ｄｈａｎａｌｅｋｓｈｍｉ Ｓ．、Ｌｉｔｔｌｅｒ Ｂ．Ｊ．、及びＬｉｎｄｓｅｙ Ｊ．Ｓ．、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０００、６５、７３２３−７３４４頁によって記載されているプロトコルに従うことも可能である。
【００５６】
ジピロメタンの合成は、下記のスキーム７に従って、ルイス酸であるＴＦＡの存在下で、対応するアルデヒドを、溶媒として使用されるピロールと反応させることによって実施することができる。
【化１８】
【００５７】
次いで、ポルフィリン環は、下記のスキーム８に従って、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）の存在下で、ジピロメタン２当量を必要な２つのアルデヒドのそれぞれ１当量と反応させることによって、Ｒａｏ Ｐ．Ｄ．、Ｄｈａｎａｌｅｋｓｈｍｉ Ｓ．、Ｌｉｔｔｌｅｒ Ｂ．Ｊ．、及びＬｉｎｄｓｅｙ Ｊ．Ｓ．、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０００、６５、７３２３−７３４４頁に記載されているように構築することができる。例えば２，６−ジクロロ−３，５−ジシアノベンゾキノン（ＤＤＱ）を用いた酸化によって、環の共役が得られる。理論上は、合成の完了時に、混合物は、３つの異なるポルフィリンからなるはずである。
【化１９】
【００５８】
次いで、合成された３つのポルフィリンを、特にシリカゲルクロマトグラフィーによって分離することができる。
【００５９】
次に、下記のスキーム９に従って、ヒドラジンで脱保護することによって、アミン官能基を得ることができる。
【化２０】
【００６０】
下記のスキーム１０に従って、ＤＣＣ（１，３−ジシクロヘキシルカルボジイミド）及びＮＨＳ（Ｎ−ヒドロキシコハク酸イミド）の存在下で、ポルフィリン−アミンとピロール−酸とのペプチド結合を実施する。
【化２１】
【００６１】
次いで、２つの−ＣＯＯＨ基を有するポルフィリンを得るために、下記のスキーム１１に従って、ニトリル基を塩基性媒体中で加水分解し、ポルフィリンを所望の金属でメタル化する。
【化２２】
【００６２】
３）ピロール基及び活性エステル基で官能化されたポルフィリンの合成：
【化２３】
【００６３】
明細書の残りの部分は、これらの４つのメソ位が官能化されたポルフィリン（１つのメソ位がピロール基で官能化されて電気化学重合され、別のメソ位が活性化エステル基で官能化されてオリゴヌクレオチドプローブをグラフトし、残りの２つのメソ位が２つのピリジニウム基で官能化されて水性媒体での溶解性が確実になる）の調製に関する。分子モデリング研究によって、ポルフィリンのパラ位にある２つの官能基ピロールと活性エステルを置換して、カップリング反応中に立体的遺伝子を回避することが好ましいと判明している。前記ポルフィリンの調製は、まずＡ官能基（エステル官能基でパラ置換されているフェニルを含むジピロメタン）及びＢ官能基（ピロール上で反応することができる官能基を有するスペーサーでパラ置換されているフェニルを含むジピロメタン）を有する２つのポルフィリン部分（ジピロメタン）を合成し、続いて環化反応を第３の基Ｃ（ピリジン−カルボキサルデヒド）の存在下で実施することによって実現することができる。この合成は、Ｌｉｎｄｓｅｙらによって記載されている方法に従って実施される［Ｄ．Ｔ．Ｇｒｙｋｏ、Ｍ．Ｔａｓｉｏｒ、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００３、４４、３３１７；Ｊ．Ｌｉｔｔｌｅｒ、Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、１９９９、６４、１３９１；Ｊ．Ｋ．Ｌａｈａ、Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ、Ｏｒｇ．Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．、２００３、７、７９９］。
【００６４】
２つのジピロメタンの合成は、対応するアルデヒドと、溶媒としてのピロール及びルイス酸としてのトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）を使用して行うことができる。「ニトリル」アームを有するジピロメタンの場合、下記のスキーム１２に従う操作モードに従うことができる。
【化２４】
【００６５】
「フタルイミド」アームを有するジピロメタンの場合、下記のスキーム１３に従って反応を実施する。
【化２５】
【００６６】
ＴＦＡの存在下、２つのジピロメタン及びピリジン−カルボキサルデヒドから、ポルフィリン環が構築される。２，６−ジクロロ−３，５−ジシアノベンゾキノン（ＤＤＱ）を用いた酸化によって、環の共役を得ることができる（スキーム１４）。合成の完了時に、反応混合物は、理論上、３つの異なるポルフィリンからなり、これらはシリカゲルクロマトグラフィーによって分離することができる。
【化２６】
【００６７】
合成中、ピロールの一部の官能基、特にアミン官能基を保護し、次いで脱保護することができる。アルコール、アミン、及びカルボン酸の保護基は、当業者に周知である。「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」第２版、Ｇｒｅｅｎｅ Ｔ．Ｗ．及びＷｕｔｓ Ｐ．Ｇ．Ｍ．編、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ、１９９１を参照することができる。アミンのための保護基としては、例えばトリフルオロアセチル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、又は９−フルオレニルメトキシカルボニル基を挙げることができる。
【００６８】
４）ピロールで官能化されたジカチオン性ポルフィリン（２６）の合成
ジアニオン性ポルフィリンの場合と同じ方式で、このジカチオン性ポルフィリンは、ほぼｔｒａｎｓ軸に存在し、ＯＤＮプローブを受け入れる未来の結合手を模倣するメトキシ官能基を有する。
【化２７】
【００６９】
ジカチオン性モノマー（２６）の一調製モードを、下記のスキーム１５に示す。ポルフィリン環は３種類の異なる基で置換されているが、ほぼｔｒａｎｓ軸に存在しているので、その合成に上述の（２＋２）方法が使用される。上述のように、ポルフィリンに置換するアルコキシ鎖の末端アミンを、ポルフィリン環の構築中にフタルイミドの形で保護する。第１ステップは、ピリジルジピロメタン（２１）の合成からなる。ポルフィリン環を構築し、アミンを脱保護した後（２３）、アミンとピロール誘導体（１）を結合させる。最後に、メタル化及びペルメチル化反応によって、所望のジカチオン性モノマー２６が得られる。
【化２８】
【００７０】
例えば、アミン又は−ＣＯＯＨ型の少なくとも１つのイオン化された又はイオン化可能な反応性官能基を有する本発明のモノマーに関して、当業者に周知の技法を用いて、この官能基において生体リガンドとの結合を行うことが可能である。前記結合で得られたモノマーは、本発明の不可欠な部分である。
【００７１】
アルデヒド、ヒドロキシル型の他の反応性官能基を有する金属ポルフィリンを中間体として生成することによって、生体リガンドを任意の適切な技法で添加することもできる。
【００７２】
上述のように、本発明によるモノマーの使用によって、特に電極パッド上の生体分子をアドレス指定するために使用することができるポリマーの調製が可能になる。次いで、前記アドレス指定を単一ステップで実施することができる。
【００７３】
本発明のモノマーは、水溶液中で重合できるという利点を有する。
【００７４】
本発明の別の対象は、本発明のモノマーの少なくとも１つ、特に生体リガンドを有する少なくとも１つのモノマーを使用して、水溶液中で行われる電解重合方法である。電解重合は、ＮａＣｌ、ＬｉＣｌＯ４などのキャリヤー電解質を有利に含有する緩衝溶液中で実施してもしなくてもよい。溶液のｐＨは３〜８であることが有利である。
【００７５】
この電解重合は、単独重合、特に生体リガンドを有する本発明の可溶なモノマーを用いた単独重合とすることができる。単独重合は、反応性アミン、ヒドロキシル、又はカルボン酸官能基を場合によっては保護された形で有する本発明の可溶なモノマーを使用して行うこともできる。次いで、この単独重合の後に、前記反応性官能基と生体リガンドとの結合が続いてもよい。
【００７６】
好ましくは、電解重合は、少なくとも２つの異なるモノマーの共重合であり、その少なくとも１つのモノマーは本発明によるものである。好ましくは、モノマーの少なくとも１つ、好ましくは１つのみが生体リガンドを有する。明らかに、本発明によるもの以外の使用モノマーは、水溶液に可溶である。共重合では、請求項１〜３７のいずれか一項に記載の、金属が異なるモノマーを少なくとも２つ使用する。
【００７７】
好ましい一変形によれば、少なくとも２つの異なる生体リガンドを有するポリマーが得られるように重合反応を実施する。
【００７８】
使用モノマーがすべて、電解重合可能単位としてピロールを含むことも利点である。
【００７９】
例えば、生体リガンドを有する本発明のモノマーと非置換ピロール若しくはピロール−３−アルカノールとの共重合、又は生体リガンド、非置換ピロール、若しくはピロール−３−アルカノールを含まない本発明のモノマーと３位に生体リガンドを有するピロールとの共重合を実施することができる。ピロール−３−アルカノールとしては、３−（ヒドロキシエチル）ピロールを挙げることができる。
【００８０】
反応性アミン、ヒドロキシル、又はカルボン酸官能基を場合によっては保護された形で有する少なくとも１つの本発明による可溶なモノマーの共重合を実施することも可能である。水相でのこの共重合反応の後に、前記反応性官能基と生体リガンドとの結合が続くことが有利である。
【００８１】
本発明の別の対象は、前記重合反応、場合によっては続いて生体リガンドとの結合によって得ることができるポリマーに関する。
【００８２】
したがって、本発明の別の目的は、少なくとも１つの生体リガンドを有する本発明のポリマーに対応する電気活性プローブ、及び少なくとも一部分が前記プローブで被覆されており、生成がより容易であり、且つプローブリガンド／標的リガンドの相互作用のより直接的測定が可能になる電極を提供することである。
【００８３】
「電気活性プローブ」は、標的リガンドとプローブが有するプローブリガンドとが特異的に相互作用する場合に電気化学応答が変更されるプローブを意味する。したがって、電気化学信号の変化は、被分析物との特異的相互作用の後に観察される。
【００８４】
「標的リガンド」は、少なくとも１つの本発明のモノマーから得られた本発明によるポリマーのモノマー単位に固定されたプローブリガンドと特異的に相互作用することができ、したがってこのポリマーで検出することができる任意の分子を意味する。この標的リガンドは、例えばヌクレオチド、又はポリヌクレオチド、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗体、抗原、ペプチド、脂質、ステロイド、若しくは糖などの生体分子とすることができる。ポリマーが有するプローブリガンドは、検出対象の標的リガンドに特異的である。
【００８５】
したがって、本発明の別の対象は、生体リガンドを有する本発明による可溶なモノマーの電解重合によって得ることができる導体ホモポリマーの形の電気活性プローブに関する。
【００８６】
好ましくないが、反応性アミン、ヒドロキシル、又はカルボン酸官能基を場合によっては保護された形で有する本発明による可溶なモノマーの電解重合、続いて前記反応性官能基と生体リガンドとの結合によって得ることができる導体ホモポリマーの形の電気活性プローブは、本発明の不可欠な部分となる。
【００８７】
好ましくは、本発明の対象は、少なくとも２つの異なるモノマーの共重合によって得ることができ、その少なくとも１つのモノマーが本発明によるものである導体コポリマーの形の電気活性プローブに関する。モノマーの少なくとも１つ、好ましくは１つのみが生体リガンドを有する。この方式では、感受性を改善する、生体プローブリガンドのスペーシングが得られる。特に、生体リガンド及び３−（ヒドロキシエチル）ピロールモノマーを有する本発明による可溶なモノマーが使用される。別の好ましいコポリマーは、生体リガンドを含まない本発明による可溶なモノマーと、生体リガンドを好ましくはピロールの３位に有するモノマー及び３−（ヒドロキシエチル）ピロールモノマーとの共重合によって得ることができる。
【００８８】
ここで再び、好ましくない場合でも、反応性アミン、ヒドロキシル、又はカルボン酸官能基を場合によっては保護された形で有する少なくとも１つの本発明による可溶なモノマーの電解重合、続いて前記反応性官能基と生体リガンドとの結合によって得ることができる導体コポリマーの形の電気活性プローブは、本発明の不可欠な部分となる。
【００８９】
その別の態様によれば、本発明の別の対象は、表面の全部又は一部分が上記に定義するものなどの電気活性プローブで被覆されている導体キャリヤーを含む電極に関する。
【００９０】
本発明の別の対象は、試料と、先に定義するものなどプローブリガンドを有する電気活性プローブとをプローブリガンド／標的リガンドの相互作用に適した条件下で接触させ、試料との接触前後でプローブによって発生される電位又は電流の差を明示し、場合によっては定量化する、生体試料中の標的リガンドを検出する方法である。
【００９１】
本発明のモノマーから得られたポリマーは、特に生体リガンドを固体キャリヤーにアドレス指定し、固定化する任意の用途で使用することができる。
【００９２】
さらに特に、これらのポリマーはスタンドアロン型フィルムの形、又は電極上のフィルムの形で得ることができる。電極は、反応中に発生される電流を測定することによって、効果的に重合反応の進行を制御する。電極を使用して、その後のポリマーの電気化学応答を測定することもできる。したがって、本発明はまた、表面が本発明による生体リガンドで官能化された少なくとも１つの電気活性導体ポリマー、本発明による電気活性プローブで被覆されている、導体キャリヤーを含む電極に関する。
【００９３】
従来技術では、電極用の導電性キャリヤーは周知であり、特に金属又は炭素誘導体の基板を挙げることができる。本発明による電極の製作では、一般に導電性キャリヤー上にポリマーを被着させる。電気化学重合を電極の表面で行って、本発明のポリマーでその表面が被覆された導電性キャリヤーを含む電極を得ることが有利である。本発明の有利な一実施形態では、金又は白金のキャリヤーの表面上にポリマー層を被着させることによって、電極が得られる。
【００９４】
電極での電気化学重合反応を制限及び制御することが可能であるので、本発明のモノマーは、小さい表面上に生体リガンドを固定化及びアドレス指定することが可能である。このアドレス指定された電解重合によって、規則正しい小型ドットマトリックスが得られ、ドットはそれぞれ、限定された生体リガンドを有する。有利な一実施形態では、本発明はまた、電極マトリックスに関する。
【００９５】
したがって、本発明は、少なくとも１つの本発明による電極を含む電極マトリックスにも関する。前記電極マトリックスは、一連のウェルを含み、各ウェルが電極に対応する解析カード又はチップの形とすることができる。
【００９６】
有利な一実施形態では、マトリックスの異なる電極は異なる生体リガンドを有する。特定の一実施形態によれば、本発明は、固体キャリヤー上に固定された複数の電極又は微小電極に関し、これらの電極は、本発明によるコポリマーで被覆され、有利なことには異なる生体リガンドを有する。前記電極マトリックスは、本発明によるモノマーのアドレス指定された電解重合によって、特に生体リガンドを有するモノマーとリガンドで官能化されていないモノマーとの共重合によって有利に得ることができる。
【００９７】
本発明の電極及び電極マトリックスを、特に試料中に存在している可能性があり、ポリマーが有する生体リガンドと特異的に反応する可能性がある被分析物の検出に使用することができる。
【００９８】
本発明では、いずれのタイプの試料中でも標的リガンドを検出することが可能である。本発明の特定の一実施形態では、試料は生体試料である。有利なことには、この試料は診断のため患者から採取することができる。例えば、試料は、尿試料、血液、血清、又は血漿試料、体液の細胞抽出物とすることができる。プローブは電気活性であるので、その電気化学応答は、標的リガンドとポリマーが有するプローブリガンドとが特異的に相互作用する場合に変更される。したがって、本発明の電気活性導体ポリマーは、標的リガンドとの相互作用を電気化学信号に変換する。標的リガンドとポリマーが有するプローブリガンドとの特定の相互作用によって、標的リガンドを添加する前に得られた応答と比べて、検討中のポリマーの電気化学応答の変化が生じる。有利なことには、標的リガンドの検出が電気計測によって行われる。「電気計測」は、ポリマーの酸化電位の変動など、電位差タイプの変動の測定、又は電流タイプの変動の測定、すなわち所与の電位で観察された酸化電流の変動を意味する。これらの変動は、当業者に知られている方法に従って迅速に、感度よく、定量的に測定される。
【００９９】
本発明の有利な一実施形態では、電気計測は電位又は電流の変動を測定することからなる。本発明の特定の一実施形態では、サイクリックボルタンメトリーが使用される。これは、電位範囲を一方向、次いで他方向に一定速度で走査することからなる電気分析法である。得られたボルタンペログラムは、被検電気化学系の電流応答を示し、その特徴付けを可能にする。
【０１００】
電気計測による検出方法は、本発明のポリマーに好ましい。しかし、当業者に知られている他の従来の検出方法を使用することもできる。
【０１０１】
本発明の特に有利な一実施形態では、ポリマーの電解重合に使用される電極を用いて、標的リガンドとポリマーが有するプローブリガンドとの特定の相互作用の検出を実施することができる。例えば、ポリマーが有するオリゴヌクレオチドに相補的な核酸のハイブリッド形成を、本発明のポリマーを有する電極で電気計測によって検出することができる。
【０１０２】
オリゴヌクレオチドのハイブリッド形成は、検出された電気化学信号の変動を測定することによって、又は酵素反応を介して直接監視することができる。この場合、標的オリゴヌクレオチドは、例えばビオチンを含む。ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼ及び酵素基質を添加した後、基質での又は電気化学信号による検出を実施することができる。
【０１０３】
同様に、電気化学信号の変動によって、特に抗体／抗原型及び抗体／タンパク質型のタンパク質／タンパク質相互作用を監視することが可能である。
【０１０４】
本発明のモノマーを用いて得ることができるポリマーを例えばＰＣＲ反応を監視する場合にホスファートイオンをアッセイするために使用して、例えばＳｃｉｅｎｃｅ ２００４、３０６、２０４８−２０７４に記載されているものなどの分子電子応用例で酵素の活性を調査することも可能である。
【０１０５】
本発明の特定の一実施形態では、電気活性ポリマーは様々なプローブ生体分子を含む。次いで、金属ポルフィリンは様々な金属によって錯体を形成し、それによって複数のタイプの標的分子の検出が可能になる。
【０１０６】
モノマーの調製、及び得られたポリマーの電気化学的特徴付けについて、下記の実施例を例として示す。
【０１０７】
Ａ．モノマー調製の実施例：
Ｉ− 酸基及びアルコール基で置換されているピロールの合成（１Ｈ−ピロール−３−イル）酢酸（１）
【化２９】
【０１０８】
３．３７ｇ（１１．５ｍｍｏｌ）の［１−（トルエン−４−スルホニル）−１Ｈ−ピロール−３−イル］メチルアセタートを、３５ｍＬのメタノール及び３５ｍＬの５Ｎ水酸化ナトリウム溶液に溶解する。反応媒体を４時間還流加熱し、濃縮乾固し、水に再溶解する。水相をジエチルエーテルで洗浄し、次いで氷浴中、６Ｎ塩酸溶液で、ｐＨが約３になるまで徐々に酸性化する。水相をジエチルエーテルで抽出する。エーテル相を飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。９４９ｍｇの化合物（Ｉ）が白色結晶の形で得られる。収率６６％。
【０１０９】
備考：化合物（Ｉ）をジエチルエーテルに溶かして貯蔵しなければならない。使用する前に、焼結ガラスフィルターを用いて溶液を濾過し、濃縮乾固しなければならない。
【０１１０】
モル質量 Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：１２５．１３
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨ ９５／５：Ｒｆ＝０．１６
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．１７（１Ｈ）；６．７８（２Ｈ；ｓ）；６．２１（１Ｈ；ｓ）；３．５８（２Ｈ；ｓ）
【０１１１】
２−（１Ｈ−ピロール−３−イル）エタノール（２）
【化３０】
【０１１２】
最少量の無水ＴＨＦ中５．０ｇ（１７ｍｍｏｌ；１当量）の［１−（トルエン−４−スルホニル）−１Ｈ−ピロール−３−イル］メチルアセタートの溶液を、アルゴン中、６０ｍＬのＴＨＦ（ナトリウムで蒸留）及び１２ｍＬ（２４ｍｍｌ；１．４当量）の２Ｍ（ＢＨ３）Ｓ（ＣＨ３）２のＴＨＦ溶液の混合物に滴下する。反応媒体を４時間還流加熱し、次いで氷浴に置かれた１００ｍＬの６Ｎ水酸化ナトリウム溶液に、穏やかに注ぎ込んだ。水相をジクロロメタンで抽出する。次いで、有機相を飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。混合物を、ＡｃＯＥｔ／石油エーテルの４／６（ｖ／ｖ）混合物を用いてシリカゲルクロマトグラフィーで精製する。
【０１１３】
粗生成物を６０ｍＬのメタノール及び６０ｍｌの５Ｎ水酸化ナトリウムに溶解する。反応媒体を３時間還流加熱し、次いで濃縮乾固し、酢酸エチル及び水に再溶解する。２相を分液する。水相を酢酸エチルで抽出する。有機相を水及び飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。得られた生成物を水に可溶化し、セライトを用いて濾過する。７２０ｍｇの化合物（２）が収率３８％で得られる。
【０１１４】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：１１１．１４
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤ３ＯＤ，δ（ｐｐｍ）：６．６１（１Ｈ；ｓ）；６．５４（１Ｈ；ｓ）；５．９６（１Ｈ；ｓ）；３．６５（２Ｈ；ｔ；７．５Ｈｚ）；２．６６（２Ｈ；ｔ；７．５Ｈｚ）
【０１１５】
ＩＩ−ピロール及び３つのピリジニウムで置換されているポルフィリンの合成
ＩＩ−１ ４−［１−プロポキシ−３−（Ｎ−フタルイミド）］ベンズアルデヒド（３）
【化３１】
【０１１６】
アルゴン中、３．６６ｇ（３０ｍｍｏｌ；１当量）の４−ヒドロキシベンズアルデヒドを２０ｍＬのＤＭＦに溶解し、８．３ｇ（６０ｍｍｏｌ；２当量）のＫ２ＣＯ３を添加する。７０℃で１時間攪拌した後、媒体は桃色になる。滴下漏斗を使用して、２０ｍＬのＤＭＦ中９．６５ｇ（３６ｍｍｏｌ；１．２当量）のＮ−（３−ブロモプロピル）フタルイミドの溶液を徐々に添加する。反応媒体を７０℃で１時間、次いで９０℃で２時間攪拌する。冷却した後、焼結ガラスフィルターを用いて媒体を濾過する。濾液を、沈殿するまでジクロロメタンで希釈し、次いで再度焼結ガラスを用いて濾過する。新たな濾液を濃縮乾固し、次いでジクロロメタンに再溶解する。有機相を水で２回、次いで飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。１０．０３ｇの化合物（３）が得られ、さらに精製することなく使用される。
【０１１７】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：３０９．３２
ＴＬＣ：ＣＨ２ＣＬ２／ＭｅＯＨ ９５／５：Ｒｆ＝０．７４
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：９．８０（１Ｈ；ｓ）；７．７７（２Ｈ；ｄｄ；５．５Ｈｚ；３．１Ｈｚ）；７．７３（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；７．６７（２Ｈ；ｄｄ；５．５Ｈｚ；３．１Ｈｚ）；６．８３（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；４．０７（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；３．８７（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；２．１７（２Ｈ；ｑｉ；６．４Ｈｚ）。
【０１１８】
ＩＩ−２ ［５−（４−（３−（Ｎ−フタルイミド）−１−プロポキシ）フェニル］−１０，１５，２０−トリ−ピリジン−４−イル］ポルフィリン（４）
【化３２】
【０１１９】
２２５ｍＬのプロパン酸に、４．３０ｍＬ（４５ｍｍｏｌ；３当量）の４−ピリジン−カルボキサルデヒド及び４．６４ｇ（１５ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（３）を溶解する。軽石を添加した後、温水器を使用して、反応媒体を１０分間加熱還流する。
【０１２０】
滴下漏斗を使用して、２０ｍＬのプロパン酸中４．１９ｍＬ（６０ｍｍｏｌ；４当量）の（蒸留した）ピロールの溶液を徐々に添加する。最初の数滴が添加されるとすぐに、媒体は黒色に変わる。反応媒体を１時間３０分加熱還流する。薬匙半分のクロラニルを添加し、次いで媒体を還流下で３０分間維持する。プロパン酸を完全に蒸発させる。最初に、ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの９／１（ｖ／ｖ）混合物を用いてシリカで濾過した後、混合物を、６００ｇのシリカゲルでクロマトグラフィーによって、ＣＨ２Ｃｌ２と増加比率のＥｔＯＨ（１％から５％）を含有する混合物を用いて精製する。生成物を最少量のＣＨ２Ｃｌ２に溶解した後、ヘキサンで沈殿させる。８４７ｍｇの化合物（４）が収率６．９％で得られる。
【０１２１】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：８２０．９２
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨ ９５／５：Ｒｆ＝０．１７（第５ポルフィリン／６）
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：９．０４（６Ｈ；ｄｄ；４．４Ｈｚ；１．５Ｈｚ）；８．９５（２Ｈ；ｄ；４．９Ｈｚ）；８．８５（４Ｈ；ｓ）；８．８２（２Ｈ；ｄ；４．９Ｈｚ）；８．１６（６Ｈ；ｄ；４．４Ｈｚ）；８．０９（２Ｈ；ｄ；８．３Ｈｚ）；７．８９（２Ｈ；ｄｄ；５．４Ｈｚ；２．９Ｈｚ）；７．７２（２Ｈ；ｄｄ；５．４Ｈｚ；２．９Ｈｚ）；７．２０（２Ｈ；ｄ；８．３Ｈｚ）；４．３３（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；４．０７（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；２．３８（２Ｈ；ｑｉ；６．４Ｈｚ）；−２．８９（２Ｈ，ｓ）
質量分析計（ＭＳ）：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：［Ｍ＋Ｈ］＋＝８２１。
【０１２２】
ＩＩ−３ ［５−（４−（３−アミノ−１−プロポキシ）フェニル−１０，１５，２０−トリ−ピリジン−４−イル］ポルフィリン（５）
【化３３】
【０１２３】
３０ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの１／２（ｖ／ｖ）混合物に、８００ｍｇ（０．９７ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（４）及び０．５ｍＬ（９．７５ｍｍｏｌ；１０当量）の６４％ヒドラジン水溶液を溶解する。反応媒体を２４時間加熱還流し、次いで周囲温度（ＡＴ）で２４時間攪拌する。１０％塩酸溶液を添加する。焼結ガラスを用いて、媒体を濾過し、濾液を１０％水酸化ナトリウム溶液で、溶液が緑色から赤色に変わるまで中和する。ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨ ９５／５の９５／５（ｖ／ｖ）溶液を使用して、水相を２４時間にわたって連続抽出する。有機相を飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。４６２ｍｇの化合物（５）が収率６９％で得られる。
【０１２４】
Ｍ（ｇ／ｍｏｌ−１）：６９０．８１
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨ ９／１：Ｒｆ＝０
１Ｈ ＮＭＲ：．ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：９．０５（６Ｈ；ｄｄ；４．４Ｈｚ；１．９Ｈｚ）；８．９７（２Ｈ；ｄ；４．９Ｈｚ）；８．８６（４Ｈ；ｓ）；８．８２（２Ｈ；ｄ；４．９Ｈｚ）；８．１６（６Ｈ；；ｄ；４．４Ｈｚ）；８．１０（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；７．３０（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；４．３７（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；３．１４（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；２．１７（２Ｈ；ｑｉ；６．４Ｈｚ）；−２．８６（２Ｈ；ｓ）
ＭＳ：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：；［Ｍ＋Ｈ］＋＝６９１；［Ｍ＋２Ｈ］２＋／２＝３４６
【０１２５】
ＩＩ−４ ［５−（４−（３−（２−１Ｈ−ピロール−３−イル−アセチルアミノ）−１−プロポキシ）フェニル）−１０，１５，２０−トリピリジン−４−イル］ポルフィリン（６）
【化３４】
【０１２６】
アルゴン中、４８ｍｇ（０．３８ｍｍｏｌ；１．２当量）の化合物（１）、ロータリーベーンポンプを使用して乾燥された７８ｍｇ（０．３８ｍｍｏｌ；１．２当量）のジシクロヘキシル−カルボジイミド（ＤＣＣ）、及び４４ｍｇ（０．３８ｍｍｏｌ；１．２当量）のＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）を、２ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２に溶解する。反応媒体を周囲温度で１時間攪拌して、活性エステルを得る。数滴のトリエチルアミンを加えた、２ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２中２２１ｍｇ（０．３２ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（５）の溶液を徐々に添加する。媒体を３時間攪拌し、次いで焼結ガラスを用いて濾過し、濃縮乾固する。得られた混合物を、５０ｇのシリカでフラッシュクロマトグラフィーによって、溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの９５／５（ｖ／ｖ）混合物を使用して精製する。２５２ｍｇの化合物（６）が得られる。
【０１２７】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：７９７．９３
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ８５／１５：Ｒｆ＝０．６４
１Ｈ ＮＭＲ ４００ＭＨｚ：ＣＤ３ＯＤ，δ（ｐｐｍ）：８．９９（ｍ）；８．９１（ｍ）；８．２９（ｍ）；８．１０（ｄ；７．７Ｈｚ）；７．９８（ｍ）；７．３８（ｄ；７．７Ｈｚ）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（２００〜７７５ｎｍ）λ（ｎｍ）：２３５；４２１（ソーレー）；５１６、５５０、５９１、６５０（Ｑ帯）
ＭＳ：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：（Ｍ＋２ＮＨ４＋）＝８３０
【０１２８】
１１．５ 化合物（６）のメタル化
【化３５】
式中、Ｍ＝Ｃｏ
【０１２９】
１ｍＬのＤＭＦに、５０ｍｇ（６３μｍｏｌ；１当量）の化合物（６）及び８０ｍｇ（６１６μｍｏｌ；１０当量）のＣｏＣｌ２（ロータリーベーンポンプを使用して乾燥）を溶解する。反応媒体を８０℃で２時間加熱し、次いで濃縮乾固する。混合物をエタノールに再溶解し、焼結ガラスフィルターを用いて濾過する。固体をＭｅＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２混合物で回収する。５０ｍｇの化合物（７）（式中、Ｍ＝Ｃｏ）［（７−Ｃｏ）と称する］が、すなわち収率９３％で得られる。
【０１３０】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：８５４．８４
ＵＶ−Ｖｉｓ：ピリジン（２００〜７７５ｎｍ）、λ（ｎｍ）：２５５；３４１；４４０（ソーレー）；５５９（Ｑ帯）
【０１３１】
ＩＩ−６ 化合物（７）のメチル化
【化３６】
式中、Ｍ＝Ｃｏ
【０１３２】
密閉雰囲気中、４３ｍｇ（０．０５ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（７−Ｃｏ）を５ｍＬのＤＭＦに溶解し、０．６ｍＬ（１０ｍｍｏｌ；２００当量）のヨウ化メチルを添加する。反応媒体を４０℃で３時間攪拌し、次いで濃縮乾固し、水に再溶解する。混合物をイオン交換カラム（２ｇのＤｏｗｅｃ−Ｃｌ）に通し、次いで凍結乾燥する。３８ｍｇの化合物（８）（式中、Ｍ＝Ｃｏ）が、すなわち収率７５％で得られる。質量分析によって、分子中に存在するアミンすべてにおいてメチル化された生成物が存在していることがわかる。
【０１３３】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）；１０３４．３６
ＭＳ：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：［Ｍ−３Ｃｌ］３＋＝９２７
ＭＡＬＤＩ：［Ｍ−３Ｃｌ＋３Ｈ］＝９３０
ＵＶ−Ｖｉｓ：水（２００〜７７５ｎｍ）、λ（ｎｍ）：２２５；３４１；４４０（ソーレー）；５５９（Ｑ帯）
【０１３４】
ＩＩ−７ 化合物（６）のメチル化
【化３７】
【０１３５】
１００ｍｇ（０．１２５ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（６）を５ｍＬのＤＭＦに溶解し、次いで１．６ｍＬ（２５ｍｍｏｌ；２００当量）のヨウ化メチルを添加する。反応媒体をＡＴで１８時間攪拌し、次いで濃縮乾固し、水に再溶解する。混合物をイオン交換カラム（１０ｇのＤｏｗｅｃ−Ｃｌ）に通し、次いで凍結乾燥する。１００ｍｇの化合物（９）が、すなわち収率８４％で得られる。質量分析によって、ピリジニウムにおいてのみメチル化されていることがわかる。
【０１３６】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９４９．３９
１Ｈ ＮＭＲ：３１８ＫのＣＤ３ＯＤ，δ（ｐｐｍ）：９．９９（６Ｈ）；９．７３、９．６１（８Ｈ）；９．５４（６Ｈ）；８．６３（２Ｈ）；７．８９（２Ｈ）；７．４（１Ｈ）；７．１（１Ｈ）；６．６（１Ｈ）；５．４３（９Ｈ）；４．８６（２Ｈ）；４．０９（２Ｈ）；（３．１）；２．７０（２Ｈ）。
ＵＶ−Ｖｉｓ：水（２００〜８００ｎｍ）、λ（ｎｍ）：２４２；４２６（ソーレー）；５２２（Ｑ帯）
ＭＳ：Ｍ／Ｚエレクトロスプレー（Ｍ−１Ｃｌ／２）＝８７７
【０１３７】
ＩＩ−８ 化合物（９）のメタル化
【化３８】
式中、Ｍ＝Ｍｎ
【０１３８】
２０ｍＬの水に、５０ｍｇ（５３μｍｏｌ；１当量）の化合物（９）及び８５ｍｇ（５２７μｍｏｌ；１０当量）のＭｎＣｌ２・２Ｈ２Ｏを溶解する。反応媒体を５時間加熱還流し、次いで濃縮乾固する。混合物を最少量のメタノールに溶解し、アセトニトリルで沈殿させ、焼結ガラスフィルターを用いて濾過する。固体をＭｅＯＨ／Ｈ２Ｏ混合物で回収する。
【０１３９】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：１００２．３１
ＵＶ−Ｖｉｓ：水（２００〜８００ｎｍ）、λ（ｎｍ）：２５０；４３８（ソーレー）；５５０（Ｑ帯）
【０１４０】
ＩＩＩ− ３つの異なる基で置換されているポルフィリンの合成
ＩＩＩ−１ ４−（４−ホルミルフェノキシ）ブチロニトリル（１１）
【化３９】
【０１４１】
アルゴン中、２．４４ｇ（２０ｍｍｏｌ；１当量）の４−ヒドロキシベンズアルデヒドを２０ｍＬのＤＭＦに溶解し、５．５３ｇ（４０ｍｍｏｌ；２当量）のＫ２ＣＯ３を添加する。７０℃で１時間攪拌した後、媒体は桃色になる。滴下漏斗を使用して、６ｍＬのＤＭＦ中２．４ｍＬ（２４ｍｍｏｌ；１．２当量）の４−ブロモブチロニトリルの溶液を徐々に添加する。反応媒体を７０℃で１時間、次いで９０℃で２時間攪拌する。冷却した後、焼結ガラスフィルターを用いて媒体を濾過する。濾液を、沈殿するまでジクロロメタンで希釈し、次いで再度焼結ガラスフィルターを用いて濾過する。新たな濾液を濃縮乾固し、次いでジクロロメタンに再溶解する。有機相を水で２回、次いで飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。４．１５ｇの化合物（１１）が得られ、さらに精製することなく使用される（定量的収率）。
【０１４２】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：１８９．２２
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９／１：Ｒｆ＝０．５５
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：９．８２（１Ｈ）；７．７７（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；６．９４（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；４．１１（２Ｈ；ｔ；６．３Ｈｚ）；２．５６（２Ｈ；ｔ；６．３Ｈｚ）；２．１２（２Ｈ；ｑｉ；６．３Ｈｚ）
【０１４３】
ＩＩＩ−２ ４−［４−（ビス−（１Ｈ−ピロール−２−イル）メチル）フェノキシ］ブチロニトリル（１２）
【化４０】
【０１４４】
アルゴン中、１４ｍＬ（１９５．５ｍｍｏｌ；２５当量）の（蒸留した）ピロールに、１．４８ｇ（７．８ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（１１）を溶解する。６０μＬ（０．８ｍｍｏｌ；０．１当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体をＡＴで１０分間攪拌する。１０ｍＬ（１ｍｍｏｌ）の０．１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を添加する。溶液を水で希釈した後、水相を酢酸エチルで抽出する。有機相を水及び飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。得られた混合物を、１００ｇのシリカでクロマトグラフィーによって、溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨの９５／５（ｖ／ｖ）溶液を使用して精製する。約１ｇの化合物（１２）が、すなわち収率約４２％で得られる。
【０１４５】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：３０５．３８
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９９／１：Ｒｆ＝０．５７
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．００（２Ｈ）；７．２１（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；６．９４（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；６．６９（２Ｈ；ｍ）；６．２５（２Ｈ；ｍ）；５．９７（２Ｈ；ｍ）；５．４１（１Ｈ；ｓ）；４．０７（２Ｈ；ｔ；６．３Ｈｚ）；２．５６（２Ｈ；ｔ；６．３Ｈｚ）；２．１２（２Ｈ；ｑｉ；６．３Ｈｚ）。
【０１４６】
ＩＩＩ−３ ２−［３−［４−（ビス−（１Ｈ−ピロール−２−イル）メチル）フェノキシ］プロピル］イソインドール−１，３−ジオン
【化４１】
【０１４７】
アルゴン中、３５ｍＬ（５００ｍｍｏｌ；２５当量）の（蒸留した）ピロールに、６．１９ｇ（２０ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（３）を溶解する。１５０μＬ（２ｍｍｏｌ；０．１当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体をＡＴで５分間攪拌する。２．４ｇ（６０ｍｍｏｌ；３当量）の水酸化ナトリウム粉末を添加する。反応媒体をＡＴで３０分間攪拌し、焼結ガラスフィルターを用いて濾過し、ヘキサンで洗浄し、濃縮乾固する。得られた混合物を、４００ｇのシリカでクロマトグラフィーによって、溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨの９９５／５（ｖ／ｖ）混合物を使用して精製する。約１．５２ｇの化合物（１３）が、すなわち収率約１８％で得られる。
【０１４８】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：４２５．４９
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９９／１：Ｒｆ＝０．６
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．２１（２Ｈ）；７．８５（２Ｈ；ｍ）；７．７５（２Ｈ；ｍ）；７．１１（２Ｈ；ｄ；８．３Ｈｚ）；６．７６（２Ｈ；ｄ；８．３Ｈｚ）；６．７０（２Ｈ；ｍ）；６．２０（２Ｈ；ｍ）；５．９４（２Ｈ；ｍ）；５．４０（１Ｈ；ｓ）；４．０２（２Ｈ；ｔ；６．１Ｈｚ）；３．９２（２Ｈ；ｔ；６．１Ｈｚ）；２．２１（２Ｈ；ｑｉ；６．１Ｈｚ）。
【０１４９】
ＩＩＩ−４ ［５−［４−（３−（Ｎ−フタルイミド）−１−プロポキシ）フェニル］−１５−［４−（３−シアノ−１−プロポキシ）フェニル］−１０，２０−トリ−ピリジン−４−イル］ポルフィリン（１４）
【化４２】
【０１５０】
５００ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２に、１．００ｇ（３．２７ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（１２）、１．３９ｇ（３．２７ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（１３）、及び０．６ｍＬ（６．５５ｍｍｏｌ；２当量）の４−ピリジン−カルボキサルデヒドを溶解する。２ｍＬ（２６．２ｍｍｏｌ；８当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体をＡＴで３０分間攪拌する。２５０ｍＬのＴＨＦ、３．６ｍＬ（２６．２ｍｍｏｌ；８当量）のトリエチルアミン、次いで２．２２ｇ（９．８２ｍｍｏｌ；３当量）のＤＤＱのＴＨＦ溶液を添加する。反応媒体をＡＴで３時間攪拌し、次いで濃縮乾固する。ジクロロメタンに再溶解し、中和するまでＴＦＡを添加する。濃縮乾固し、最初にＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの９７／３（ｖ／ｖ）混合物を用いてシリカで濾過した後、混合物を、３５０ｇのシリカでカラムクロマトグラフィーによって、ＣＨ２Ｃｌ２と増加比率のＥｔＯＨ（０．３％から０．５％）を含有する混合物を用いて精製する。得られた分画をプロトンＮＭＲで分析し、正しい生成物が存在していることがわかる。
【０１５１】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９０３．０２
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．８５（８Ｈ；ｓ）；８．１２（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；８．０６（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；７．９１（２Ｈ；ｄｄ；２．９Ｈｚ；５．４Ｈｚ）；７．７４（２Ｈ；ｄｄ；２．９Ｈｚ；５．４Ｈｚ）；７．２６（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；７．１８（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；４．３９（２Ｈ；ｔ；６．２Ｈｚ）；４．３３（２Ｈ；ｔ；６．５Ｈｚ）；４．０８（２Ｈ；ｔ；６．５Ｈｚ）；２．７８（２Ｈ；ｔ；６．２Ｈｚ）；２．３６（４Ｈ；ｍ）。
【０１５２】
ＩＶ− ピロールで官能化されたジアニオン性ポルフィリンの合成
上述のスキーム７〜１１に従って、合成を実施した。
【０１５３】
ＩＶ−１ ５−（４−シアノフェニル）ジピロメタン（１５）の合成
【化４３】
【０１５４】
５−（４−シアノフェニル）ジピロメタン（１５）の合成は、４−シアノベンズアルデヒドと、ピロール／アルデヒド比２５／１及び０．１当量のＴＦＡを周囲温度で１０分間反応させることによって実施する。
【０１５５】
アルゴン中、３．２８ｇの４−シアノベンズアルデヒド（２５ｍｍｏｌ；１当量）を４４ｍＬ（６３０ｍｍｏｌ；２５当量）の（蒸留した）ピロールに溶解し、次いで０．２ｍＬ（２．５ｍｍｏｌ；０．１当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体を周囲温度（ＡＴ）で１０分間攪拌する。ＮａＯＨ水溶液（３０ｍＬ；０．１Ｍ）を添加する。混合物を酢酸エチルに希釈する。有機相をデカンテーションで分離し、中性になるまで水で洗浄し、次いで飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。得られた混合物（７．８３ｇ）を、４００ｇのシリカでクロマトグラフィーによって、溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２を使用して精製する。
【０１５６】
モル質量（ｇ．ｍｏｌ−１）：２４７．３０（Ｃ１６Ｈ１３Ｎ３）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２：Ｒｆ＝０．４
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．０２（２Ｈ；ｓ）；７．６０（２Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；７．３１（２Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；６．７３（２Ｈ；ｄ；３Ｈｚ）；６．１６（２Ｈ；ｄ；３Ｈｚ）；５．８５（２Ｈ；ｍ）；５．５３（１Ｈ；ｓ）。
【０１５７】
ＩＶ−２ ポルフィリン環（１６）の構築
【化４４】
【０１５８】
アルゴン中、２．４７ｇ（１０ｍｍｏｌ；２当量）の５−（４−シアノフェニル）ジピロメタン（１５）、４−メトキシベンズアルデヒド（０．６８ｇ；５ｍｍｏｌ；１当量）、及び１．５５ｇの４−［１−プロポキシ−３−（Ｎ−フタルイミド）］ベンズアルデヒド（５ｍｍｏｌ；１当量）をＣＨ２Ｃｌ２（１Ｌ）に溶解する。２．３ｍＬ（３０ｍｍｏｌ；６当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体を周囲温度で３０分間攪拌する。次に、２５０ｍＬのＴＨＦ、７ｍＬのＥｔ３Ｎ（５０ｍｍｏｌ；１０当量）、次いでＤＤＱ（３．４１ｇ；１５ｍｍｏｌ；３当量）のＴＨＦ（２５０ｍＬ）溶液を添加する。反応媒体を周囲温度で２時間攪拌し、次いで濃縮乾固する。混合物（１６．８）を、シリカゲルでＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの９９／１混合物を用いて濾過することによって精製する。得られた生成物（３．５３ｇ）を、４００ｇのシリカでカラムクロマトグラフィーによって、ＣＨ２Ｃｌ２混合物を用いて精製する。生成物（１．３ｇ）を、もう一度シリカゲル（２００ｇ）でＣＨ２Ｃｌ２を用いて精製する。ポルフィリン（１６）（９５０ｍｇ）が得られる。
【０１５９】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：８９８．００（Ｃ５８Ｈ３９Ｎ７Ｏ４）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９９／１：Ｒｆ＝０．４１
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．９４〜８．９７（４Ｈ；２ｄ；４．５Ｈｚ）；８．７４〜８．７７（４Ｈ；２ｄ；４．５Ｈｚ）；８．２８（４Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；８．１３（２Ｈ；ｄ；８．５Ｈｚ）；８．０７（２Ｈ；ｄ；８．５Ｈｚ）；７．９８（４Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；７．７８（２Ｈ；ｄｄ；５．５Ｈｚ；３Ｈｚ）；７．５８（２Ｈ；ｄｄ；５．５Ｈｚ；３Ｈｚ）；７．２９（２Ｈ；ｄ；９Ｈｚ）；７．１６（２Ｈ；ｄ；９Ｈｚ）；４．２４（２Ｈ；ｔ；６Ｈｚ）；４．０７（３Ｈ；ｓ）；４．０１（２Ｈ；ｔ；６Ｈｚ）；２．３３（２Ｈ；ｑｉ；６Ｈｚ）；−２．８３（２Ｈ；広幅 ｓ）。
質量分析計（ＭＳ）：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：：１８８．０（１００）；［Ｍ］＋＝８９８．３（３０）；［Ｍ＋Ｈ］＋＝８９９．３（１９）
ＵＶ−Ｖｉｓ分光法：ＣＨ２Ｃｌ２（３５０〜７５０ｎｍ）、λ（ｎｍ）：４２２（ソーレー）；５１８；５５２；５９２；６４８
【０１６０】
ＩＶ−３ アミン官能基の脱保護及びポルフィリン（１７）の調製
【化４５】
【０１６１】
アミン官能基は、先行するポルフィリンに使用する操作条件と比べて、異なる変更を行ってヒドラジンでの脱保護によって得られる。大過剰のヒドラジン（１００当量）を使用し、反応媒体を６０℃で２４時間加熱する。
【０１６２】
ポルフィリン（１６）（９１７ｍｇ；１．０２ｍｍｏｌ；１当量）を２０ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２、次いで４０ｍＬのＭｅＯＨに溶解する。５ｍＬの６４％ ＮＨ２ＮＨ２（１０２ｍｍｏｌ；１００当量）を添加する。反応媒体を６０℃で２４時間攪拌する。１０％ ＨＣｌ溶液を、混合物が緑色に変わるまで添加する。次いで、溶液を濾過する。中性になるまで、水を添加する。溶液は紫色になる。ＣＨ２Ｃｌ２及びＭｅＯＨを蒸発させる。溶液をＣＨ２Ｃｌ２で数回抽出する。有機相を水で数回洗浄し、乾燥し、次いで濃縮乾固する。
【０１６３】
このジニトリルポルフィリン（１７）の場合、水で洗浄することによって精製するための連続抽出アセンブリを使用する必要がないことに留意されたい。ＮＭＲ分光法では、フタルイミド基の特徴である７．９及び７．７ｐｐｍにおける２本のシグナルが消失しているのが見られ、質量分析法では、プロピルオキシ鎖のエーテル架橋での分子断片に対応する７１１．２の主ピーク、及び７６８．３での［Ｍ＋Ｈ］＋に対応するピーク（１５％）が観測される。
【０１６４】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：７６７．９０（Ｃ５０Ｈ３７Ｎ７Ｏ２）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９５／５：Ｒｆ〜０
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．９３〜８．９４（４Ｈ；２ｄ；４．５Ｈｚ）；８．７３〜８．７４（４Ｈ；２ｄ；４．５Ｈｚ）；８．３１（４Ｈ；ｄ；７．５Ｈｚ）；８．１２（２Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；８．１０（２Ｈ；ｄ；６Ｈｚ）；８．０４（４Ｈ；ｄ；７．５Ｈｚ）；７．３０（２Ｈ；ｄ；８Ｈ）；７．２７（２Ｈ；ｄ；６Ｈｚ）；４．３４（２Ｈ；ｔ；６．５Ｈｚ）；４．１０（３Ｈ；ｓ）；３．０９（２Ｈ；ｔ；６．５Ｈｚ）；２．３４（２Ｈ；ｑｉ；６．５Ｈｚ）；−２．７８（２Ｈ；ｓ）
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦによる質量分析法（ＭＳ）：［（ポルフィリン−Ｏ・）＋２Ｈ］＋＝７１１．２（１００）；［Ｍ＋Ｈ］＋＝７６８．３（１５）
フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）：ν（ｃｍ−１）：３３１５；２９３０；２２２８；１６０４；１５０４；１４７２：１２４５；１１７３；９８２；９６６；７９０；７３４
【０１６５】
ＩＶ−４ ポルフィリン（１７）とピロールのカルボン酸誘導体とのペプチド結合、ポルフィリン（１８）の調製
ポルフィリン−アミン（１７）とピロール−保護されていない酸とのペプチド結合は、スキーム１６に従ってＤＣＣ／ＮＨＳの存在下で実施される。
【化４６】
【０１６６】
中性アルミナゲルで精製を行って、シリカゲルでは起こるはずの化合物（１８）の重合を防止し、トリエチルアミンを溶離液に添加する（上述）ことを回避する。ポルフィリンは、純度についてＮＭＲ分光法で特徴付けられ、特徴付けられていない９０７．０の主ピークと［Ｍ］＋及び［Ｍ＋Ｈ］＋で８７５．１（６５％）及び８７６．１（５０％）にそれぞれ対応するピークとが存在していることがＭＡＬＤＩ質量分析法で特徴付けられる。
【０１６７】
ＩＶ−５ 化合物（１８）のニトリル基のメタル化及び加水分解反応
メタル化ジアニオン性ポルフィリンを得るために、２つの反応：メタル化と加水分解をいずれの好ましい順序でも行うことができる。しかし、ポルフィリンと様々な金属で錯体形成することが望ましい場合、まず加水分解を行うことがより有利である。それにもかかわらず、この場合には、分子のカルボキシラート官能基は、金属塩を錯体形成し、反応性及び精製の問題が生じる可能性がある。したがって、加水分解する前に、メタル化を実施した。
【０１６８】
ＩＶ−５−１ メタル化、及びポルフィリン（１９）の調製
【化４７】
【０１６９】
ポルフィリン（１８）を、ＤＭＦ中、所望の金属塩の酢酸塩と４０℃で２４時間反応させる。
【０１７０】
所望の金属：コバルト、鉄、マンガン、及び亜鉛で錯体形成された複数の金属ポルフィリンを、金属に応じて収率９４％〜１００％で合成した。金属の付加は、ＵＶ−Ｖｉｓ分光法で４つのＱ帯のうち２つの消失、並びにソーレー帯の４２２ｎｍから４１９ｎｍへのシフト（コバルト）、４１４ｎｍへのシフト（鉄）、４６６ｎｍへのシフト（マンガン）、及び４２８ｎｍへのシフト（亜鉛）を観察することによって確認した。ＭＡＬＤＩ質量分析法では、コバルトポルフィリンは、［Ｍ＋Ｈ］＋で９３２．３に対応する主ピークを示し、マンガンポルフィリンは、［Ｍ］＋で９２７．３に対応する主ピークを示す。
【０１７１】
操作モード
− 操作モード（Ｍ＝Ｃｏの場合）
化合物（１８）（３５０ｍｇ；０．４ｍｍｏｌ；１当量）及びＣｏ（アセタート）２・４Ｈ２Ｏ（５ｇ；２０ｍｍｏｌ；５０当量）を、アルゴン中、ＤＭＦ（２０ｍＬ）に溶解する。反応媒体を５０℃で２４時間加熱し、次いで濃縮乾固する。生成物を酢酸エチルに溶解し、有機相を水で数回洗浄する。濃縮した後、化合物（１９）−Ｃｏ（３５５ｍｇ）が得られる。
【０１７２】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９３１．９３（Ｃ５６ＣｏＨ４０Ｎ８Ｏ３）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９５／５：Ｒｆ＝０．３５
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：［Ｍ＋Ｈ］＋＝９３２．３（１００）；［Ｍ＋Ｎａ］＋＝９５４．３（５９）；［Ｍ］＋＝９３１．３（５２）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）。λ（ｎｍ）：４１９（ソーレー）；５３２
【０１７３】
− Ｍ＝Ｆｅの場合
化合物（１８）（５０ｍｇ；５７μｍｏｌ；１当量）及びＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ（５６８ｍｇ；２．９ｍｍｏｌ；＞５０当量）を、アルゴン中、ＤＭＦ（５ｍＬ）に溶解する。反応混合物を５０℃で４８時間加熱し、次いで濃縮乾固する。生成物を酢酸エチルに溶解し、有機相を水で数回洗浄する。濃縮した後、化合物（１９）−Ｆｅ（５０ｍｇ）が得られる。
【０１７４】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９２８．８４（Ｃ５６Ｈ４０ＦｅＮ８Ｏ３）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ８５／１５：Ｒｆ＝０．６７
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：５６８．１（１００）；［Ｍ＋Ｎａ］＋＝９５１．２（３３）；［Ｍ＋Ｈ］＋＝９２９．３（３１）；［Ｍ＋３５Ｃｌ］＋＝９６３．３（１６）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）。λ（ｎｍ）：４１４（ソーレー）；５７４；６２２；６４９
【０１７５】
ＩＶ−５−２ ニトリル基の加水分解、及び金属ポルフィリン（２０）の調製
【化４８】
【０１７６】
ニトリル基からカルボン酸への加水分解反応は、一般にＳ．Ｇｏｂｂｉらの研究でのものなどの酸性媒体中で実施される［Ｇｏｂｂｉ Ｓ．、Ｒａｍｐａ Ａ．、Ｂｉｓｉ Ａ．、Ｂｅｌｌｕｔｉ Ｆ．、Ｖａｌｅｎｔｉ Ｐ．、Ｃａｐｕｔｏ Ａ．、Ｚａｍｐｉｒｏｎ Ａ．、及びＣａｒｒａｒａ Ｍ．、「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ａｎｔｉｔｕｍｏｒ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｎｅｗ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｏｆ Ｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ−４−ａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２００２、４５、４９３１−４９３９頁］。しかし、酸性媒体に強い感受性を示すピロール置換基が分子中に存在する化合物（２０）の調製では、加水分解を塩基性媒体中で実施することが有利である［Ｃｉｇｎａｒｅｌｌａ Ｇ．、Ｂａｒｌｏｃｃｏ Ｄ．、Ｒｏｓｓｉ Ｇ．及びＲｏｓｓｉ Ｅ．、「Ｓｐｉｒｏｃｙｃｌｏｐｒｏｐａｎｅ Ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ １−Ｔｅｔｒａｌｏｎｅ ａｎｄ ４−Ｃｈｒｏｍａｎｏｎｅ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ Ｐｙｒｉｄａｚｉｎｏｎｅｓ」、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、１９９０、１６０−１６２頁；Ｆｕｒｓｔｎｅｒ Ａ．、Ｓｔｅｌｚｅｒ Ｆ．、Ｒｕｍｂｏ Ａ．、及びＫｒａｕｓｅ Ｈ．、「Ｔｏｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｕｒｒｉａｎｅｓ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｅｉｒ ＤＮＡ−Ｃｌｅａｖｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ−Ａ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ、２００２、８、１８５６−１８７１頁］。プロトコル：塩基としてのＨＯ−、水−アルコール混合物、及び加熱還流は、すべて似ている。唯一の相違点は、使用するカウンターカチオン（Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｌｉ＋）に対して決定されるこの塩基の強さである。
【０１７７】
赤外分光光度法による分析によって、ニトリル基の特徴である２２２８ｃｍ−１における帯が完全に消失していることがわかる。
【０１７８】
操作モード（Ｍ＝Ｃｏの場合）
化合物（１９）−Ｃｏ（３５５ｍｇ；０．４ｍｍｏｌ；１当量）を、メタノール（２０ｍＬ）中ＫＯＨの溶液（１Ｎ）に溶解する。反応混合物を５０℃で２４時間加熱し、次いで濃縮乾固する。生成物を水に溶解し、酢酸エチルを添加する。中和されるまで、１Ｎ ＨＣｌ溶液を添加する。中和中、ピロールの重合を防止するようにｐＨを制御する。
【０１７９】
生成物を酢酸エチルで抽出し、有機相を水で洗浄する。濃縮した後、化合物（２０）−Ｃｏ（２３７ｍｇ）が得られる。
【０１８０】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９６９．９３（Ｃ５６ＣｏＨ４２Ｎ６Ｏ７）
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：［（ポルフィリンＣＮ／ＣＯＯＨ）＋Ｈ＋３１］＋＝９８２．２（１００）；［Ｍ＋３１］＋＝１０００．２（９７）；［Ｍ＋Ｈ＋３１］＋＝１００１．２（８６）；［（ポルフィリンＣＮ／ＣＯＯＨ−Ｏ・）＋Ｈ］＋＝７８５．２（８６）；［（ポルフィリンＣＮ／ＣＯＯＨ）＋３１］＋＝９８１．２（２５）；［（ポルフィリン−Ｏ・）＋Ｈ］＋＝８０４．２（２５）；［Ｍ］＋＝９６９．２（２１）；［（ポルフィリンＣＮ／ＣＯＯＨ）＋Ｈ］＋＝９５１．２（１９）；［Ｍ＋Ｈ］＋＝９７０．２（１６）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）。λ（ｎｍ）：４２０（ソーレー）；５３６
ＦＴＩＲ：ν（ｃｍ−１）：３３８１；２９２４；１７１４；１６５５；１２４７；１０１７；９５２；７５７
【０１８１】
Ｖ− ピロールで官能化されたジカチオン性ポルフィリン（２６）の合成
ジカチオン性モノマー（２６）の合成経路は上述のスキーム１５に示す。
【０１８２】
Ｖ−１ ５−（４−ピリジル）ジピロメタン（２１）の合成
５−（４−ピリジル）ジピロメタンの合成は、異なる方法に従って実施することができる。Ｊ．−Ｗ．Ｋａ及びＣ．−Ｈ．Ｌｅｅによって使用される操作条件［Ｋａ Ｊ．−Ｗ．及びＬｅｅ Ｃ．−Ｈ．、「Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ５，１０−ｄｉｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｔｒｉｐｙｒｒｏｍｅｔｈａｎｅｓ」、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２０００、４１、４６０９−４６１３頁］は、ピロール／アルデヒド比５／１と共に、０．１当量のＴＦＡを使用して周囲温度で５分間攪拌することを含む。得られた３５％という低収率は、窒素ヘテロ環のプロトン付加によるものであり、それによって、媒体中の酸触媒の品質が低下し、多数の二次生成物が生じる。Ｄ．Ｇｒｙｋｏ及びＪ．Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ［Ｇｒｙｋｏ Ｄ．及びＬｉｎｄｓｅｙ Ｊ．Ｓ．、「Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｍｅｓａ−Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ Ｐｏｒｐｈｙｒｉｎｓ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｏｎｅ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ Ｇｒｏｕｐ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０００、６５、２２４９−２２５２頁］は、ブレンステッド酸を使用しない別のプロトコルを提案した。彼らは、ピロール／アルデヒドの１４／１混合物を８５℃に１５時間加熱することによって５−（４−ピリジル）ジピロメタンの合成を実施した（収率５８％）。
【０１８３】
酸を高温で使用することなく、スキーム１７で記載の操作条件に従って、５−（４−ピリジル）ジピロメタン（２１）を調製した。
【化４９】
【０１８４】
Ｖ−２ ポルフィリン環（２２）の構築
スキーム１８に従って、Ｄ．Ｔ．Ｇｒｙｋｏ及びＭ．Ｔａｓｉｏｒによる上述の同じ操作条件下（５−ピリジルジピロメタンと５当量のＴＦＡ、周囲温度で３０分間）で、２つの異なるアルデヒド：化合物（６）及び４−メトキシベンズアルデヒドを使用して、ポルフィリン環の構築を実施した。
【化５０】
【０１８５】
次いで、３つのポルフィリンの混合物から、所望のポルフィリン（２２）をシリカクロマトグラフィーによって単離する。ポルフィリンをＮＭＲ分光法で特徴付けた。
【０１８６】
Ｖ−３ アミン官能基の脱保護
ポルフィリン（２３）のアミン官能基は、１００当量のヒドラジンを用いて脱保護することによって得る（スキーム１９）。
【化５１】
【０１８７】
ポルフィリン（２３）は、ＮＭＲ及びＭＡＬＤＩ質量分析法で、［Ｍ＋Ｈ］＋で７２０．３に対応する主ピークが存在することが特徴付けられた。
【０１８８】
Ｖ−４ アミノポルフィリン（２３）とピロールのカルボン酸誘導体（１）とのペプチド結合
アミン−ポルフィリン（２３）と保護されていないピロール酸（１）とのペプチド結合を、ＤＣＣ／ＮＨＳの存在下（スキーム２０）、上記のモノマーと同じ操作条件下で実施する。
【化５２】
【０１８９】
ＮＭＲ及びＭＡＬＤＩ質量分析法で、［Ｍ＋Ｎａ＋Ｈ］２＋に対応する８５０．３における主ピーク、及び［Ｍ＋Ｎａ］＋に対応する８４９．３（８７％）におけるピークが存在する結合を監視した。
【０１９０】
Ｖ−５ ピリジル基のメタル化及びペルメチル化反応
上述のモノマーに関して、メタル化及びペルメチル化反応をいずれの好ましい順序でも行うことができるが、異なる金属を使用することが望ましい場合、まずメチル化することが常に好ましい。したがって、ペルメチル化反応を実施し、次いで異なる金属用に別々のバッチに分け、最後に水溶性ポルフィリンをメタル化することを選択した。
【０１９１】
Ｖ−５−１ メチル化
大過剰のヨウ化メチルを用いて、２つのピリジル基のペルメチル化反応を４０℃で実施する（スキーム２１）。
【化５３】
【０１９２】
ポルフィリンを水溶性にするために、ジヨウ素化合物をＤｏｗｅｘ−Ｃｌ−カラムに通して、ヨージドをクロリドカウンターアニオンに交換する。この反応は定量的である。
【０１９３】
雰囲気中、化合物（２４）（２６ｍｇ；３１μｍｏｌ；１当量）をＤＭＦ（６ｍＬ）に溶解し、ヨードメタン（０，４ｍＬ；６．３ｍｍｏｌ；２００当量）を添加する。反応混合物を周囲温度で４８時間攪拌し、次いで濃縮乾固し、水に溶解する。混合物をＤｏｗｅｘ−Ｃｌイオン樹脂交換カラムに通し、凍結乾燥する。５７ｍｇの化合物（２５）を単離する。
【０１９４】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９２７．９４（Ｃ５４Ｈ４８Ｃｌ２Ｎ８Ｏ３）
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：（Ｍ（−２Ｃｌ）＋Ｎａ］＋＝８７９．４（１００）；［（ポルフィリン−Ｏ・）（−２Ｃｌ）＋Ｈ］＋＝６９２．３（１０）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）、λ（ｎｍ）：４２８（ソーレー）；５２１；５５９；５９９；６５５
【０１９５】
Ｖ−５−２ メタル化
極めて大過剰の所望の金属の酢酸塩を用いて、ポルフィリンのメタル化をＤＭＦ中４０℃で行う（スキーム２２）。
【化５４】
【０１９６】
ＵＶ−Ｖｉｓ分光法でソーレー帯が４２８ｎｍに４６８ｎｍにシフトしていることによって、大員環に金属が挿入されていることを検証した。
【０１９７】
沈殿によって、水溶性金属ポルフィリンから残留金属塩を分別する。水溶液では、過剰のヘキサフルオロホスファートアニオンを添加すると、ポルフィリンの沈殿が起こる。濾過した後、Ｄｏｗｅｘ−Ｃｌ−カラムに通すことによって、可溶な金属ポルフィリンをクロリドカウンターアニオンで回収することが可能になる。実際に、ヨージドカウンターアニオンは、ポルフィリンを水溶液中で不溶にするには十分な程度に存在している。したがって、メチル化した後、ステップを進めるために、分子（２５）をＤｏｗｅｘ−Ｃｌ−カラムに通さないことは興味深いことがある。
【０１９８】
化合物（２５）（４７ｍｇ；５１μｍｏｌ；１当量）及び乾燥Ｍｎ（アセタート）２・４Ｈ２Ｏ（７５０ｍｇ；３．１ｍｍｏｌ；１００当量）を、アルゴン中、ＤＭＦ（５ｍＬ）に溶解する。反応混合物を５０℃で４８時間加熱し、次いで濃縮乾固する。混合物を水に溶解する。ポルフィリンを沈殿させるために、ＮＨ４ＰＦ６を添加する。濾過し、水で洗浄した後、生成物を水に溶解する。混合物をＤｏｗｅｘ−Ｃｌイオン樹脂交換カラムに通し、凍結乾燥する。３５ｍｇの化合物（２６）−Ｍｎを単離する。
【０１９９】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９８０．８６（Ｃ５４Ｈ４６Ｃｌ２ＭｎＮ８Ｏ３）
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：［Ｍ（−２Ｃｌ）＋Ｎａ−Ｈ］＋＝９３１．３（１００）；［Ｍ（−２Ｃｌ）＋Ｎａ）＋＝９３２．３（６０）；［Ｍ（メタル化されていない）（−２Ｃｌ）＋Ｎａ］＋＝８７９．４（６０）；［（ポルフィリン−Ｏ・）（−２Ｃｌ）＋Ｈ］＋＝７５９．３（２５）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）、λ（ｎｍ）：４２９；４６８（ソーレー）；５２４；５７３；６３２
【０２００】
Ｂ．電気化学的特徴付け：
付属の図１〜７について説明する。
【０２０１】
Ｉ− ４つのメソ位がピリジニウム基で置換され、様々な金属で錯体形成されたポルフィリン
この電気化学的分析を水性媒体中、０．５Ｍ ＮａＣｌの存在下で実施する。図１は得られたボルタモグラムを示す。酸化還元電位は、金属の化学的性質に応じて−０．９Ｖ／ＥＣＳ〜＋０．９Ｖ／ＥＣＳの広範囲の電位にわたって非常に異なることが明らかである。したがって、使用する金属に対してポルフィリンの電気活性を約２Ｖに相当する広範囲の電位にわたって調節することが可能である。というのは、選択された錯化金属に応じて、酸化還元電位は極めて異なるからである。
【０２０２】
ＩＩ− 含まれているトリカチオン性ポルフィリンの電気化学的分析
電気化学的分析は、まず直径１ｃｍの白金マクロ電極で実施する。様々な重合試験は、０．９Ｖの一定電位で、０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、式（１０）の亜鉛、コバルト、及びマンガンポルフィリンを用いて実施する。
【化５５】
被着フィルムを０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する。
【０２０３】
ＩＩ−１ 亜鉛ポルフィリン
０．９Ｖの電位を、０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液及び３ｍＭ亜鉛モノマー−金属ポルフィリンに３０分間加える。電荷は２０ｍＣである。被着フィルムを０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図２）。フィルムの分析によって、可逆的酸化還元対の酸化電位が＋０．０５Ｖであり、還元電位が−０．１２Ｖであることがわかる。
【０２０４】
次に、フィルムの安定性を試験するために、フィルムを水溶液に１２時間浸したままにして、次いで０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図３）。フィルムの分析によって、ポリピロールに関係する酸化還元系が上述と同じ電位、すなわち酸化電位＋０．０８Ｖ、及び還元電位−０．１３Ｖで存在することがわかる。酸化電位＋０．４５Ｖ、及び還元電位＋０．４０Ｖの第２の可逆的酸化還元対が観察される。
【０２０５】
ＩＩ−２ コバルトポルフィリン
０．９Ｖの電位を、０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液及び１２ｍＭ 式（１０）のコバルトモノマー−金属ポルフィリンに３０分間加える。被着電荷は３２５ｍＣである。被着フィルムを０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図４）。フィルムの分析によって、可逆的酸化還元対の酸化電位が＋０．０５Ｖであり、還元電位が−０．１２Ｖであり、ポリピロール系に対応することがわかる。
【０２０６】
続いて、フィルムの安定性を試験するために、フィルムを水溶液に浸したままにして、次いで０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図５）。フィルムの分析によって、ポリピロールの可逆的酸化還元対の酸化電位が＋０．０１Ｖであり、還元電位が−０．１３Ｖであり、水和後の電気活性が改善されていることがわかる。フィルムの分析によって、コバルトポルフィリンの酸化電位が＋０．４２Ｖであり、還元電位が＋０．３５Ｖである電気化学信号も示されている。＋０．４２Ｖにおける酸化波でＣｏ（Ｉ）／Ｃｏ（ＩＩ）とＣｏ（ＩＩ）／Ｃｏ（ＩＩＩ）の２つの系を作製することも可能である。
【０２０７】
ＩＩ−３ マンガンポルフィリン
０．９Ｖの電位を、０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液及び４ｍＭ 式（１０）のマンガンモノマー−金属ポルフィリンに３０分間加える。被着電荷は４０ｍＣである。被着フィルムを０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図６）。フィルムの分析によって、酸化電位が＋０．０７であるポリピロールの電気化学信号が示されている。フィルムの分析によって、マンガンポルフィリンの可逆的酸化還元対の酸化電位が−０．２２Ｖであり、還元電位が−０．２９Ｖであることもわかる。
【０２０８】
ＩＩ−４ チップの試験
式（１０）のコバルトポルフィリンの５０ｍＭ溶液を、０．７Ｖの一定の電位で、３−（ヒドロキシエチル）ピロールを５０ｍＭ溶液として存在させて共重合する（図７）。重合試験及び分析は、８個のパッドからなる炭素電極を有するチップで、４００ｍＭ塩化ナトリウム及び１００ｍＭ過塩素酸リチウムの溶液を用いて実施する。複数の重合波が観察される。図７に示す重合曲線は、コポリマーが電極上に被着していることを示唆している。
【０２０９】
ＩＩ−５ ピロールで官能化されたジアニオン性ポルフィリン（２０）−Ｚｎの電解重合
亜鉛二酸ポルフィリン（２０）−Ｚｎで官能化されたピロールモノマーの水溶液が、約２ｍＭの濃度で得られる。モノマーの電解重合は、７ｍｍ２の白金電極を使用して、５００ｍＭ ＮａＣｌ及び水酸化ナトリウムを含有するモノマー水溶液中、９００ｍＶ／ＥＣＳの一定の電位を加えることによって行う。重合曲線を図８に示す。
【０２１０】
白金電極の表面上に被着された最終電荷は６ｍＣ．ｃｍ−２である。次いで、この表面の分析を、０．５Ｍ ＮａＣｌを含有するモノマーを含まない水溶液中で実施する（走査速度１００ｍＶ／ｓ）（図９）。図９に示すボルタモグラムによって、６４４ｍＶ／ＥＣＳと２５７ｍＶ／ＥＣＳにおける２つの波はポリピロールの酸化還元に対応することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】水性媒体中、０．５Ｍ ＮａＣｌの存在下、異なる金属で錯体形成されたｍｅｓｏ−テトラメチル−ピリジニウミル−ポルフィリンのボルタモグラムである。走査速度１００ｍＶ／ｓ。
【図２】亜鉛トリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムのボルタモグラムである。
【図３】亜鉛トリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムの緩衝溶液中１２時間後のボルタモグラムである。
【図４】コバルトトリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムのボルタモグラムである。
【図５】コバルトトリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムの緩衝溶液中１２時間後のボルタモグラムである。
【図６】マンガントリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムのボルタモグラムである。
【図７】０．７Ｖでのコバルトポルフィリンとの共重合を示すグラフである。
【図８】亜鉛二酸ポルフィリンで官能化されたピロールモノマーの９００ｍＶ／ＥＣＳでの重合を示すグラフである。
【図９】亜鉛二酸ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムのボルタモグラムである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電解重合の技術分野に関する。特に、本発明の対象は、水溶液に可溶であり、金属ポルフィリンを含む新規電解重合可能モノマーである。本発明はまた、前記モノマーを重合する方法、前記モノマーを重合することによって得ることができる電気活性プローブ、及び前記電気活性プローブを使用して生体試料中の標的リガンドを検出する方法に関する。
【０００２】
タンパク質や核酸配列などの生体分子の検出は、近年特に医療分野で迅速な技術的進歩を遂げている。例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などのＤＮＡ増幅方法の開発によって、非常に少量のＤＮＡを検出することが可能になってきた。まず、感染因子又は試験される細胞のＤＮＡを単離し、次いでＰＣＲタイプの技術を使用して増幅し、最後にＤＮＡの有無を検出及び定量化する。
【０００３】
感受性が改善され、特異性が改善されたより低いコストのリアルタイム検出読取りに基づいて生体分子を検出するための新しい装置の開発は、完全な拡大を遂げつつある。
【０００４】
現在、一般的に検出に使用されるトランスデューサーは蛍光検出器である。この方法は、光学式読取り、すなわち化学又は生化学反応の後に起こる吸収又は放出される光の測定に基づく。したがって、間接的方法である。多数の化合物、特にこの文脈で広く使用される金属ポルフィリンは、蛍光特性を有する。米国特許第６６２３９７３号明細書には、ポルフィリンフィルムの蛍光変化によって揮発性有機化合物を検出する方法を記載されている。Ｗａｎｄｒｅｋａｒらは、化合物メソ−トリ（Ｎ−メチル−４−ピリジニウム）ポルフィリニル−ｐ−フェニレン−５’Ｏ−チミジン）とＤＮＡ分子との相互作用を記載している（Ｊ．Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ Ｃｈｅｍ．、１９９６、３３、１７７５−１７８３）。米国特許第６００４５３０号明細書には、タンパク質又はオリゴヌクレオチドの蛍光検出を可能にする生体分子と結合している金属ポルフィリン誘導体を調製する方法が記載されている。
【０００５】
これらの間接的方法の重大な欠点は、その感受性と特異性が低いことである。
【０００６】
電気化学検出などの直接検出技法が開発されている。この技法は、速く特異的な生体分子検出をもたらす。電気化学トランスデューサーの高感受性、そのマイクロファブリケーション技法及び小型化技術との両立、その低コスト、並びに最低限のメンテナンスによって、これらの装置は診断にとって重要である。さらに、電気化学的性質は、様々な変性方法、より一般的には電気信号を生じるＤＮＡと様々な分子との特異的相互作用を検出する方法において、ＤＮＡハイブリッド形成にわたって唯一の電気制御経路をもたらす。
【０００７】
電量及び電位差検出、又はインピーダンス測定による検出など、複数の電気化学検出モードが存在する。
【０００８】
電気活性インターカレーターの使用に基づく電気化学センサーは、文献に広範囲に記載されている（Ｍｉｌｌａｎら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、１９９３、６５、２３１７；Ｂａｒｄら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．、１９９０、６２、２６５８）。ハイブリッド形成後に形成されたプローブ−標的のデュプレックスを、インターカレーター溶液に曝露する。インターカレーターとデュプレックスの表面との結合による電気化学応答の増大は、ハイブリッド形成信号として働く。これらのバイオセンサーの大部分は、Ｃｏ（ｐｈｅｎ）３３＋、Ｃｏ（ｂｐｙ）３３＋、又はダウノマイシンなどの金属カチオン錯体を使用する。ハイブリッド形成に対してこれらのインターカレーターの特異性が低いので、この方法の選択性が非常に限定されている。
【０００９】
他の電気化学センサーは、電気化学プローブとしてフェロセンなどの電子供与体基を使用する。国際公開第０１／８１４４６号パンフレットには、フェロセンに結合しているポリヌクレオチドをピロール単位が有する電気活性ポリマーが記載されている。Ｂｅｄｉｏｕｉらは、触媒系で使用されているポリ（ピロール−マンガンポルフィリン）フィルムを記載している（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ、１９８９、５６、２６７−２７５）。これらの構造では、使用されているモノマーは疎水性であり、電解重合は、一般に有機溶媒中で実施される。しかし、有機媒体中での操作は、生体分子の使用と両立しない。生体分子は、このような媒体に可溶でなく、及び／又はその中で変性されることが多く、その特性は劣化する。タンパク質に関して、ほとんどの場合、活性立体配座の損失が確認されている。
【００１０】
この知見から、現在までに２つの戦略が出現している。第１の戦略は、電極から始めて、ポリピロール層（有機溶媒中で被着）、ピロール／ピロール−電子供与体基のコポリマー層（有機溶媒中で被着）、及び最後にピロール／生体分子に共有結合しているピロールのコポリマー層（水性媒体中で被着）を含む複数の導体ポリマー層を、電極を含むチップ上に形成することからなる。このいわゆる「多層」戦略は、例えば仏国特許第２８４９０３８号明細書に記載されている。この戦略のために使用することができるポリマーは、例えば国際公開第９５／２９１９９号パンフレット、及び国際公開第０１／８１４４６号パンフレットに記載されている。この「多層」戦略は、チップの複数のすすぎ操作の各時間において必要とされる有機溶媒／水性媒体の複数回の移行を用いるために時間がかかるので、完全には満足できるものではない。
【００１１】
もう１つの戦略は、後官能化と呼ばれ、ポリマー層上に配置されている反応性官能基を使用して、水性媒体中で生体分子を後重合、すなわち共有結合することからなる。特に、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｔａｌｓ １９９９、８９−９４及びＢｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２００１、２、５８−６４を挙げることができる。この後官能化戦略は、生体分子のアドレス指定を可能にしない。さらに、生体分子のポリマーへの結合有効性が可変であるため、パッドツウパッド再現性に欠ける。
【００１２】
したがって、改善された電気活性特性を有し、水溶液中での電解重合反応と両立することができるポリマーの開発が依然として待たれている。
【００１３】
従来技術の欠点を解決するために、本発明は、水溶液中で重合されるよう意図されているモノマーであって、
− アセチレン、ピロール類、チオフェン類、インドール類、アニリン類、アジン類、ｐ−フェニレンビニレン類、ｐ−フェニレン類、ピレン類、フラン類、セレノフェン類、ピリダジン類、カルバゾール類、アクリラート類、メタクリラート類、及びそれらの誘導体の中から選択される電解重合可能単位と、
− 水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の実体で置換されている金属ポルフィリンとを含むモノマーを提案する。
【００１４】
有利なことには、上記に定義するものなどの電解重合可能モノマーは、下記に説明する特性のいずれか１つ、又は互いに除外しない場合には下記の特性の複数を有する。
− 金属ポルフィリンは、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な３個の実体で置換されている、
− モノマーは、少なくとも１０ｍＭまでの濃度、好ましくは少なくとも３０ｍＭまでの濃度で蒸留水に可溶である、
− 金属ポルフィリンは、金属ポルフィリンのメソ位に配置されている、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の実体で置換されている、
− イオン化実体又はイオン化可能実体は、アンモニウム、アミン、ポリアミン、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、及びホスファートの官能基の中から選択される、ｐＨが３〜８である水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な官能基を含む、
− 金属ポルフィリンを置換するイオン化実体又はイオン化可能実体の２つは、塩の形のＮ−メチルピリジニウム基又は−ＣＯＯＨ官能基を含む、
− 金属ポルフィリンを置換するイオン化実体又はイオン化可能実体の２つは、同一である、
− 金属ポルフィリンは、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の異なる実体で置換されている、
− 金属ポルフィリン、特にそのメソ位の１つにおいて、有利にはポリヌクレオチド、特にオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、オリゴ糖、及びビオチンの中から選択され、ポリヌクレオチドが好ましい生体リガンドで置換されている、
− 電解重合可能単位と金属ポルフィリンとの結合は、金属ポルフィリンのメソ位で行われている、
− 電解重合可能単位と金属ポルフィリンとの結合は、スペーサーアームを介して行われている、
− 電解重合可能単位はピロールであり、好ましくはピロールと金属ポルフィリンとの結合は、確実にピロールの３位で行われている、
− 金属ポルフィリンは、好ましくはハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基の中から選択される、１つ又は複数の電子供与体基又は電子吸引体基でも置換されている、
− 金属ポルフィリンの金属は、遷移金属（２００５年７月版Ｍｅｎｄｅｌｅｉｅｖの表に定義）、又はＭｇ、Ａｌ、Ｓｎ、若しくはＧｅであり、好ましくはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｎ、及びＧｅの中から、好ましくはＣｏ、Ｚｎ、及びＭｎの中から選択される、
− モノマーはいずれの生体リガンドも含まない。
【００１５】
本発明のモノマーは、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な実体が少なくとも２個存在することにより、水溶液に可溶となり、それによって前記水性媒体中でその重合が可能になる。
【００１６】
本発明をさらに詳細に説明する前に、本明細書及び特許請求の範囲で使用されるいくつかの用語を下記に定義する。
【００１７】
「電解重合可能モノマー」は、電解重合可能単位を含むモノマーを意味し、前記モノマーは、電気化学重合によって、他のモノマーと反応して、ポリマーを生成することができる。電解重合可能構造は、単結合と二重結合が交互に並んでいる構造である。特に、本発明では、電解重合可能単位として、ピロール、アセチレン、チオフェン、アジン、ｐ−フェニレン、ｐ−フェニレンビニレン、ピレン、フラン、セレノフェン、ピリダジン、カルボアゾール、アニリン、インドール、アクリラート、メタクリラート類、及びそれらの誘導体が使用される。
【００１８】
「水溶液中でイオン化可能な」「実体」又は「基」は、水溶液中でカチオン又はアニオンを生成することができる親水性化学基を意味する。水溶液中でイオン化された形は、加水分解又は減成のタイプの化学反応を実施することなく得られる。イオン化された形は、例えばプロトン交換によって、又は塩からイオン対が溶解した形で得られる。前記イオン化実体又はイオン化可能実体は、特にアンモニウム基、アミン基（−ＮＨＲ”、式中、Ｒ”は水素原子又は（Ｃ１〜Ｃ４）アルキルである）、ポリアミン、カルボン酸（−ＣＯＯＨ）、ホスホン酸（−ＯＰ（ＯＨ）２）、スルホン酸（−ＳＯ３Ｈ）、ホスファート基（−Ｏ−Ｐ（Ｏ）２（ＯＲ”）、式中、Ｒ”は水素原子又は（Ｃ１〜Ｃ４）アルキルである）を含む。イオン化可能実体は、ｐＨが３〜８、好ましくは５〜８である水溶液中に置かれるとイオンの形で存在する。有利なことには、イオン化可能実体は、蒸留水中でイオン化された形で存在する。
【００１９】
本発明では、「アルキル」は、１〜１５個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有する直鎖又は分岐の炭化水素基を意味する。（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基は、１〜４個の炭素原子を含むアルキル基を意味する。（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基の例は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基である。
【００２０】
「アルケニル」は、１〜１５個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有し、１つ又は複数の二重結合、好ましくは１又は２個の二重結合を含む直鎖又は分岐の炭化水素基を意味する。
【００２１】
「アルキニル」は、１〜１５個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子を有し、１つ又は複数の三重結合、好ましくは１又は２個の三重結合を含む直鎖又は分岐の炭化水素基を意味する。
【００２２】
「アルコキシ」は−Ｏ−アルキル基を意味し、アルキルは上記に定義される。
【００２３】
アンモニウム基は、Ｎ−メチルピリジニウムなど、塩の形の第四級アミンを意味する。Ｎ−メチルピリジニウム基は、好ましくは下記に対応する：
【化１】
【００２４】
「ハロゲン原子」は、塩素、臭素、フッ素、又はヨウ素原子を意味する。
【００２５】
整数が例えば１〜３の範囲に含まれていると示されている場合、この整数が１、２、又は３であり得ることを意味する。
【００２６】
「水溶液に可溶なモノマー」は、重合条件下、すなわち電気化学経路を経由する重合反応に使用される温度、ｐＨ、及びイオン強度の条件下で水溶液に可溶なモノマーを意味する。電解重合は、一般にｐＨが３〜８の水溶液中、２０〜３０℃程度の温度で実施される。好ましくは、本発明のモノマーの溶解性は、前記モノマーを２５℃の温度の蒸留水に少なくとも１ｍＭまでの濃度、好ましくは少なくとも１０ｍＭまでの濃度、さらに好ましくは少なくとも３０ｍＭまでの濃度で添加すると、沈殿のない肉眼で見ると透明な均質溶液が生じる程度である。
【００２７】
「重合」は、一定数のモノマーの組立が可能になって、ポリマーを生成する化学又は電気化学経路を経由する同じ化学タイプの単位の反応を意味する（ｒ×Ｍ→（Ｍ）ｒ、式中、ｒは２以上である）。「重合」は、共重合及び単独重合を包含する。本発明では、重合は、有利にピロール単位が縮合して、ポリピロールを生成することに関する。共重合は、異なる単位の同時重合を意味する。「電解重合」、「電気化学共重合」、及び「電気化学重合」という用語は電気化学による重合を意味する。電解重合／電解共重合ステップは、当業者に周知の技法で行われる。例えば、酸化による重合、又は定電流（クロノポテンシオメトリー）若しくは定電位（クロノアンペロメトリー）による重合を引き起こすのに十分な電位走査にモノマーをかけることによって実施することができる。本発明の特定の一実施形態では、重合は、クロノアンペロメトリー堆積又は定電位堆積によって行われる。本方法は、電位を平衡電位（ゼロ電流）から反応が電極で起こる固定値まで上げることと、時間に対する電流を測定することからなる。
【００２８】
「重合条件」は、重合に使用される水溶液のｐＨ、温度、及びイオン強度を意味する。ピロールに関して、電解重合は、ポリピロールの生成をもたらすＤｉａｚメカニズム（Ｓａｄｋｉら、Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．、２９：２８３−２９３、２０００）によって実施される。この重合は、ピロールモノマーの２位及び５位で起こる。したがって、ピロール核の３位又は４位が置換されているピロールは、２位及び５位で他のピロールと重合又は共重合することができる。３位が置換されているピロール単位が好ましい。
【００２９】
「導体ポリマー」は、ほとんどの場合単結合及び二重結合（共役結合）の鎖に沿って電子が高度に非局在化し、それによって半導体又は導体のように挙動するポリマーを意味する。
【００３０】
生体リガンドは、生物学的に興味のある標的分子と反応させることができる少なくとも１つの認識部位を有する化合物を意味する。本発明では、特異的に相互作用して、コンジュゲートを形成することができるリガンド／抗リガンド対は、プローブリガンド／標的リガンドとも呼ばれる。
【００３１】
生体リガンドとしては、例えばポリヌクレオチド、特にオリゴヌクレオチド、抗原、抗体、ポリペプチド、タンパク質、ハプテン、オリゴ糖、及びビオチンを挙げることができる。したがって、これらの生体リガンドの大部分は、水溶液中でイオン化可能な官能基を含むことは明らかである。本発明の意味では、「生体リガンド」という用語、並びに「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」、「抗原」、「抗体」、「ポリペプチド」、「タンパク質」、「ハプテン」、「オリゴ糖」、及び「ビオチン」という用語は、問題の生体リガンドに結合し、生体リガンドを金属ポルフィリンと結合させるリンカーアームを包含し得る。これらのリンカーアームは、特に金属ポルフィリンが有する場合によっては活性形のアミン官能基又は酸官能基と生体リガンドが有する反応性官能基との結合によって生ずる−ＮＨ−ＣＯ−又は−ＣＯ−ＮＨ−鎖を含み得る。
【００３２】
「ポリヌクレオチド」という用語は、適切なハイブリッド形成条件下で少なくとも部分相補的オリゴヌクレオチドとハイブリッド形成することができる少なくとも２種類の天然又は修飾ヌクレオチド（デオキシリボヌクレオチド又はリボヌクレオチド）鎖を意味する。修飾ヌクレオチドは、例えば修飾塩基を含み、並びに／又はヌクレオチド間結合及び／若しくは主鎖で修飾を含むヌクレオチドを意味する。修飾塩基としては、例えばイノシン、メチル−５−デオキシシチジン、ジメチルアミノ−５−デオキシウリジン、ジアミノ−２，６−プリン、及びブロモ−５−デオキシウリジンを挙げることができる。修飾ヌクレオチド間結合を例示するために、ホスホロチオアート結合、Ｈ−ホスホナート結合、及びアルキル−ホスホナート結合を挙げることができる。仏国特許出願公開第６２６０７５０７号明細書、及びＭ．Ｅｇｈｏｍら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ（１９９２）１１４、１８９５−１８９７のＰＮＡが主題の論文に記載されているものなどのα−オリゴヌクレオチドは、主鎖が修飾されているヌクレオチドからなるポリヌクレオチドの例である。これらの修飾物はそれぞれ、組み合わせて使用することができる。ポリヌクレオチドは、オリゴヌクレオチド、天然核酸、又はその断片、例えばＤＮＡ、リボソームＲＮＡ、メッセンジャーＲＮＡ、転移ＲＮＡ、酵素増幅技法によって得られる核酸などとすることができる。
【００３３】
「ポリペプチド」という用語は、特に、少なくとも２つのアミノ酸類の任意の鎖を意味する。アミノ酸類は、タンパク質をコードする第一級アミノ酸、ｔｒａｎｓ−４−ヒドロキシプロリンなどの酵素作用後の誘導アミノ酸、及びノルバリン、Ｎ−メチル−Ｌロイシン、スタリン（Ｈｕｎｔ Ｓ．、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ、Ｂａｒｅｔｔ Ｇ．Ｃ．編、Ｃｈａｐｍａｎ ａｎｄ Ｈａｌｌ、Ｌｏｎｄｏｎ １９８５を参照のこと）などのタンパク質に存在していない天然アミノ酸、固体担体上又は液相中での合成に使用することができる化学官能基で保護されているアミノ酸、並びに非天然アミノ酸を意味する。「タンパク質」という用語には、核タンパク質、リポタンパク質、リンタンパク質、金属タンパク質、及び糖タンパク質など、ホロタンパク質及び異種タンパク質が特徴的な立体配座の形が線維状でも球状でも共に包含される。
【００３４】
「ハプテン」という用語は、すなわちそれ自体では抗体産生による免疫反応を引き起こすことができないが、周知の条件下で動物を免疫すること、特に複合ハプトタンパク質による免疫化によって得られた抗体によって認識されることができる非免疫原性化合物を意味する。これらの化合物は、一般的に３０００Ｄａ未満、ほとんどの場合２０００Ｄａ未満の分子量を有し、例えばグリコシル化されたペプチド、代謝産物、ビタミン、ホルモン、プロスタグランジン、毒素、抗生物質、又は様々な医薬品、ヌクレオシド、及びヌクレオチドとすることができる。
【００３５】
「抗体」という用語は、ポリクローナル抗体又はモノクローナル抗体、遺伝的組換えによって得られる抗体、及びＦａ断片又はＦ（ａｂ’）２断片又はＦｃ断片などの抗体の断片、及び遺伝的修飾又は組換えによって得られる任意の抗体を包含する。「抗原」という用語は、免疫応答によってその合成が誘導された抗体によって認識されることができる化合物を意味する。
【００３６】
本発明の対象は、その別の態様によれば、ピロール単位及び金属ポルフィリンを含む式（Ｉ）のモノマーである：
【化２】
式中、
− Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つは、同じか異なるイオン化された又はイオン化可能な基であるという条件で、Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基はそれぞれ互いに独立に、水素原子、水溶液中でイオン化された若しくはイオン化可能な基、又は生体リガンドを表し、
− Ａ１、Ａ２、及びＡ３はそれぞれ互いに独立に、特に下記の鎖の中から選択されるスペーサーアームを表し：
・ −（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は０〜５の範囲にある整数である）、
・ −（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ２−（式中、ｎ２は１〜５の範囲にある整数である）、
・
【化３】
・
【化４】
（式中、ｎ３は１〜５の範囲にある整数である）、
・
【化５】
− Ｒａ基、Ｒｂ基、Ｒｃ基、Ｒｄ基、Ｒｅ基、Ｒ基、又はＲｆ基、Ｒｇ基、及びＲｈはそれぞれ互いに独立に、水素原子、電子供与体基、又は電子吸引体基を表し、
− Ｘは、特に下記の鎖の中から選択されるスペーサーアームであり；
・ −（ＣＨ２）ｍ１−（式中、ｍ１は１〜６の範囲にある整数である）、
・
【化６】
（式中、ｍ２及びｍ３はそれぞれ互いに独立に、１〜３にある整数であり、Ｒ’は水素原子又は（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基である）、
・ −Ｃ＝（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｍ４−（式中、ｍ４は１〜３の範囲にある整数である）、
・ １〜３種類のアミノ酸類を含むポリペプチド鎖、
・ −（ＣＨ＝ＣＨ）ｍ５−（式中、ｍ５は１〜３の範囲にある整数である）、
− Ｍは、遷移金属、又はＭｇ、Ａｌ、Ｓｎ、若しくはＧｅであり、
− Ｒは、水素原子、又はメチル基、エチル基、若しくはメトキシ基である。
【００３７】
有利なことには、式（Ｉ）のモノマーは、互いに除外しない場合には下記の特性の１つ又は複数を有する。
− Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つはそれぞれ独立に、アンモニウム、アミン、ポリアミン、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、及びホスファートの官能基の中から選択される、ｐＨが５〜８である水溶液中でイオン化された若しくはイオン化可能な官能基であり、又はそれを含む、
− Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうちただ１つ、好ましくはＲ３基は、ポリヌクレオチド、特にオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、オリゴ糖、及びビオチンの中から選択される生体リガンドである、
− Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも１つは、塩の形のＮ−メチルピリジニウム又は−ＣＯＯＨの形である、
− −Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２、好ましくは−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝塩の形のＮ−メチルピリジニウム又は：
【化７】
− −Ａ３−Ｒ３は下記の基である：
【化８】
− −Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝−Ａ３−Ｒ３、好ましくは−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝−Ａ３−Ｒ３＝塩の形のＮ−メチルピリジニウム、
− ピロールと金属ポルフィリンとの結合は、確実にピロールの３位で行われている、
− Ｒは水素原子である、
− Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒｄ＝Ｒｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝Ｒｈ＝Ｈ、
− Ｒａ基、Ｒｂ基、Ｒｃ基、Ｒｄ基、Ｒｅ基、Ｒｆ基、Ｒｇ基、及びＲｈ基の少なくとも１つは、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基の中から選択される電子供与体基又は電子吸引体基である、
− 金属ポルフィリンの金属は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｎ、及びＧｅの中から、好ましくはＣｏ、Ｚｎ、及びＭｎの中から選択される、
− モノマーはいずれの生体リガンドも含まない、
− Ｘは下記の基である：
【化９】
【００３８】
金属ポルフィリンに存在するイオン化可能実体によって、金属ポルフィリンの疎水性にもかかわらず、水溶液に可溶なモノマーを得ることが可能になる。これらのイオン化可能実体は、存在している電解重合可能モノマーの特性を決して劣化させず、重合をおそらく水相で実施して、好ましくは伝導性であるポリマー層を形成する。
【００３９】
さらに、錯化金属のタイプを選択することによって、所望の電気活性領域に対して選択された金属に応じて非常に広範囲の検出電位を得ることが可能である。このようにして得られたポリマーは電気活性が高く、検出電位が広範囲である。モノマー合成後の錯化金属の化学的性質、したがって電気化学活性領域におけるこの幅広い選択性によって、その後これらの検出系を多重化に使用することが可能になる。
【００４０】
この電位範囲は、ポルフィリン環の置換基（供与体又は吸引体）の電子性を変えることによって広げることができる。例えば、本発明のポルフィリンのフェニル基又はピロール基を、有利にハロゲンの中から、並びにシアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基の中から選択される、酸化還元電位を改変することができる１つ又は複数の供与体基又は吸引体基で置換することが可能である。
【００４１】
例として、ピロールで官能化されたトリカチオン性ポルフィリン、ピロールで官能化されたジアニオン性ポルフィリン、及び４つのメソ位が官能化されたポルフィリン（１つのメソ位がピロール基で官能化されて電気化学重合され、別のメソ位が活性エステル基で官能化されてプローブオリゴヌクレオチドをグラフトし、残りの２つのメソ位が２つのピリジニウム基で官能化されて水性媒体での溶解性が確実になる）の合成を下記に詳述する。これらの合成を本発明による他の化合物の調製に適応することは当業者の範囲内である。
【００４２】
メソ位に−ＳＯ３Ｈ基を有するポルフィリンの合成は、メソ位がフェニルで置換されているポルフィリンを濃硫酸で処理することからなる、Ｆｌｅｉｓｈｅｒ Ｅ．Ｂ．ら（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１９７１、９３、３１６２−３１６７）によって発表された方法を使用して行うことができる。引き続いて、トリメチルシリルフェニルポルフィリン基を有するポルフィリンを合成し、ＣＩＳＯ３ ＳｉＭｅ３の存在下でＣＣｌ４中４時間還流することによってスルホン化を実施し、次いでＮａＯＨの存在下で加水分解することからなる穏やかな方法が、Ｂａｏ−Ｈｕｉ Ｙｅら（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ ２００３、５９、３５９３−３６０１）によって発表された。
【００４３】
−ＯＰ（ＯＨ）２基で置換されているポルフィリンの合成は、４ホルミルフェニルホスホナートを合成し、上述の所望のジピロメタンに縮合させ、続いてピリジンの存在下で加水分解することからなる、Ａ．Ｍ．Ｍａｓｓａｒｉら（Ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ、２００３、２２、３０６５−３０７２）によって記載された方法に従うことができる。
【００４４】
吸引体基で置換されているポルフィリンの合成は、ホウ素について、例えばＲ．Ｋａｃｈａｄｏｕｒａｉｎら（Ｊ．Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ．Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２００３、９５、２４０−２４８）によって記載されており、クロロホルム中、液体二臭素の所望のポルフィリンに対する反応を用いる。
【００４５】
当業者は、これらの方法を、所望のポルフィリンに到達するように適応させることができる。
【００４６】
１）ピロールで官能化されたトリカチオン性ポルフィリンの合成
第１ステップは、フタルイミド基の形で保護されているアミン基で置換されているベンズアルデヒドの合成からなる。この反応は定量的である。例えば、下記のスキーム１に従って、３−ヒドロキシ−ベンズアルデヒドを、炭酸カリウムの存在下３−ブロモプロピル−フタルアミドでアルキル化することによって実施する。
【化１０】
【００４７】
ポルフィリンの合成では、下記のスキーム２に示すＡｄｌｅｒらの方法（Ｒ．Ｇ．Ｌｉｔｔｌｅ、Ｊ．Ａ．Ａｎｔｏｎ、Ｐ．Ａ．Ｌｏａｃｈ、Ｊ．Ａ．Ｉｂｅｒｓ、Ｊ．Ｈｅｔｅｒｏｃｙｌｉｃ Ｃｈｅｍ．，１９７５，３４３；Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９６７（３２）、４７６頁）に従って、先に合成されたフタルイミド基で置換されているベンズアルデヒド、４−ピリジン−カルボキサルデヒド、及びピロールをプロパン酸中で使用することができる。
【化１１】
【００４８】
６つのポルフィリンの混合物が得られる。これらをシリカゲルクロマトグラフィーで分離する。
【００４９】
次いで、下記のスキーム３に従って、ジクロロメタン／エタノール混合物中、ヒドラジンで脱保護することによって、アミン官能基を得ることができる。
【化１２】
【００５０】
次いで、ポルフィリン−アミンとピロール酢酸とのペプチド結合を実施することができる。複数の合成経路が提案されており、下記のスキーム４に従う好ましい経路は、従来のカップリング剤Ｎ−ヒドロキシコハク酸イミドの存在下、ジシクロヘキシル−カルボジイミドの存在下でのカップリング反応からなる。このカップリング反応は、窒素が保護されていない（経路Ａ）、又はトルエンスルホナート基（Ｔｏｓ）で窒素が保護されている（経路Ｂ）ピロール酢酸を使用して開発された。
【化１３】
【化１４】
【００５１】
ポルフィリンのメタル化は、容易で且つ定量的である。下記のスキーム５に従って、一般にジメチルホルムアミド中、第２の酸化度で選択される金属塩化物の存在下で実施される。
【化１５】
【００５２】
最後の合成ステップでは、ポルフィリンのピリジル基をメチル化して、トリカチオン性にする。この反応は定量的であり、下記のスキーム６に従って、例えばＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）中、大過剰のヨウ化メチルの存在下で行われる。
【化１６】
【００５３】
溶離液として水を用いてＤＯＷＥＸ−Ｃｌカラムに通すことによって、カウンターアニオン交換及び最終精製が行われる。
【００５４】
２）ピロールで官能化されたジアニオン性ポルフィリンの合成
【化１７】
【００５５】
所望のポルフィリンは、３種類の異なる基でメソ置換されている。この場合、その合成のためのＡｄｌｅｒ法は、２１種類のポルフィリンを分離する必要があるはずなのであまりよく適応していない。２つの異なる置換基がｔｒａｎｓの位置にある場合、合成を次の２つのステップに分けることができる。ジピロメタンの合成（Ｂ．Ｊ．Ｌｉｔｔｌｅｒ、Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９９９（６４）、１３９１頁；Ｊ．Ｋ．Ｌａｈａ、Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、２００３（７）、７９９頁）、次いでポルフィリン環の構築（Ｄ．Ｔ．Ｇｒｙｋｏ、Ｍ．Ｔａｓｉｏｒ、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００３（４４）、３３１７頁）。Ｒａｏ Ｏ．Ｄ．、Ｄｈａｎａｌｅｋｓｈｍｉ Ｓ．、Ｌｉｔｔｌｅｒ Ｂ．Ｊ．、及びＬｉｎｄｓｅｙ Ｊ．Ｓ．、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０００、６５、７３２３−７３４４頁によって記載されているプロトコルに従うことも可能である。
【００５６】
ジピロメタンの合成は、下記のスキーム７に従って、ルイス酸であるＴＦＡの存在下で、対応するアルデヒドを、溶媒として使用されるピロールと反応させることによって実施することができる。
【化１８】
【００５７】
次いで、ポルフィリン環は、下記のスキーム８に従って、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）の存在下で、ジピロメタン２当量を必要な２つのアルデヒドのそれぞれ１当量と反応させることによって、Ｒａｏ Ｐ．Ｄ．、Ｄｈａｎａｌｅｋｓｈｍｉ Ｓ．、Ｌｉｔｔｌｅｒ Ｂ．Ｊ．、及びＬｉｎｄｓｅｙ Ｊ．Ｓ．、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０００、６５、７３２３−７３４４頁に記載されているように構築することができる。例えば２，６−ジクロロ−３，５−ジシアノベンゾキノン（ＤＤＱ）を用いた酸化によって、環の共役が得られる。理論上は、合成の完了時に、混合物は、３つの異なるポルフィリンからなるはずである。
【化１９】
【００５８】
次いで、合成された３つのポルフィリンを、特にシリカゲルクロマトグラフィーによって分離することができる。
【００５９】
次に、下記のスキーム９に従って、ヒドラジンで脱保護することによって、アミン官能基を得ることができる。
【化２０】
【００６０】
下記のスキーム１０に従って、ＤＣＣ（１，３−ジシクロヘキシルカルボジイミド）及びＮＨＳ（Ｎ−ヒドロキシコハク酸イミド）の存在下で、ポルフィリン−アミンとピロール−酸とのペプチド結合を実施する。
【化２１】
【００６１】
次いで、２つの−ＣＯＯＨ基を有するポルフィリンを得るために、下記のスキーム１１に従って、ニトリル基を塩基性媒体中で加水分解し、ポルフィリンを所望の金属でメタル化する。
【化２２】
【００６２】
３）ピロール基及び活性エステル基で官能化されたポルフィリンの合成：
【化２３】
【００６３】
明細書の残りの部分は、これらの４つのメソ位が官能化されたポルフィリン（１つのメソ位がピロール基で官能化されて電気化学重合され、別のメソ位が活性化エステル基で官能化されてオリゴヌクレオチドプローブをグラフトし、残りの２つのメソ位が２つのピリジニウム基で官能化されて水性媒体での溶解性が確実になる）の調製に関する。分子モデリング研究によって、ポルフィリンのパラ位にある２つの官能基ピロールと活性エステルを置換して、カップリング反応中に立体的遺伝子を回避することが好ましいと判明している。前記ポルフィリンの調製は、まずＡ官能基（エステル官能基でパラ置換されているフェニルを含むジピロメタン）及びＢ官能基（ピロール上で反応することができる官能基を有するスペーサーでパラ置換されているフェニルを含むジピロメタン）を有する２つのポルフィリン部分（ジピロメタン）を合成し、続いて環化反応を第３の基Ｃ（ピリジン−カルボキサルデヒド）の存在下で実施することによって実現することができる。この合成は、Ｌｉｎｄｓｅｙらによって記載されている方法に従って実施される［Ｄ．Ｔ．Ｇｒｙｋｏ、Ｍ．Ｔａｓｉｏｒ、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００３、４４、３３１７；Ｊ．Ｌｉｔｔｌｅｒ、Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．、１９９９、６４、１３９１；Ｊ．Ｋ．Ｌａｈａ、Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ、Ｏｒｇ．Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．、２００３、７、７９９］。
【００６４】
２つのジピロメタンの合成は、対応するアルデヒドと、溶媒としてのピロール及びルイス酸としてのトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）を使用して行うことができる。「ニトリル」アームを有するジピロメタンの場合、下記のスキーム１２に従う操作モードに従うことができる。
【化２４】
【００６５】
「フタルイミド」アームを有するジピロメタンの場合、下記のスキーム１３に従って反応を実施する。
【化２５】
【００６６】
ＴＦＡの存在下、２つのジピロメタン及びピリジン−カルボキサルデヒドから、ポルフィリン環が構築される。２，６−ジクロロ−３，５−ジシアノベンゾキノン（ＤＤＱ）を用いた酸化によって、環の共役を得ることができる（スキーム１４）。合成の完了時に、反応混合物は、理論上、３つの異なるポルフィリンからなり、これらはシリカゲルクロマトグラフィーによって分離することができる。
【化２６】
【００６７】
合成中、ピロールの一部の官能基、特にアミン官能基を保護し、次いで脱保護することができる。アルコール、アミン、及びカルボン酸の保護基は、当業者に周知である。「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」第２版、Ｇｒｅｅｎｅ Ｔ．Ｗ．及びＷｕｔｓ Ｐ．Ｇ．Ｍ．編、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ、１９９１を参照することができる。アミンのための保護基としては、例えばトリフルオロアセチル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、又は９−フルオレニルメトキシカルボニル基を挙げることができる。
【００６８】
４）ピロールで官能化されたジカチオン性ポルフィリン（２６）の合成
ジアニオン性ポルフィリンの場合と同じ方式で、このジカチオン性ポルフィリンは、ほぼｔｒａｎｓ軸に存在し、ＯＤＮプローブを受け入れる未来の結合手を模倣するメトキシ官能基を有する。
【化２７】
【００６９】
ジカチオン性モノマー（２６）の一調製モードを、下記のスキーム１５に示す。ポルフィリン環は３種類の異なる基で置換されているが、ほぼｔｒａｎｓ軸に存在しているので、その合成に上述の（２＋２）方法が使用される。上述のように、ポルフィリンに置換するアルコキシ鎖の末端アミンを、ポルフィリン環の構築中にフタルイミドの形で保護する。第１ステップは、ピリジルジピロメタン（２１）の合成からなる。ポルフィリン環を構築し、アミンを脱保護した後（２３）、アミンとピロール誘導体（１）を結合させる。最後に、メタル化及びペルメチル化反応によって、所望のジカチオン性モノマー２６が得られる。
【化２８】
【００７０】
例えば、アミン又は−ＣＯＯＨ型の少なくとも１つのイオン化された又はイオン化可能な反応性官能基を有する本発明のモノマーに関して、当業者に周知の技法を用いて、この官能基において生体リガンドとの結合を行うことが可能である。前記結合で得られたモノマーは、本発明の不可欠な部分である。
【００７１】
アルデヒド、ヒドロキシル型の他の反応性官能基を有する金属ポルフィリンを中間体として生成することによって、生体リガンドを任意の適切な技法で添加することもできる。
【００７２】
上述のように、本発明によるモノマーの使用によって、特に電極パッド上の生体分子をアドレス指定するために使用することができるポリマーの調製が可能になる。次いで、前記アドレス指定を単一ステップで実施することができる。
【００７３】
本発明のモノマーは、水溶液中で重合できるという利点を有する。
【００７４】
本発明の別の対象は、本発明のモノマーの少なくとも１つ、特に生体リガンドを有する少なくとも１つのモノマーを使用して、水溶液中で行われる電解重合方法である。電解重合は、ＮａＣｌ、ＬｉＣｌＯ４などのキャリヤー電解質を有利に含有する緩衝溶液中で実施してもしなくてもよい。溶液のｐＨは３〜８であることが有利である。
【００７５】
この電解重合は、単独重合、特に生体リガンドを有する本発明の可溶なモノマーを用いた単独重合とすることができる。単独重合は、反応性アミン、ヒドロキシル、又はカルボン酸官能基を場合によっては保護された形で有する本発明の可溶なモノマーを使用して行うこともできる。次いで、この単独重合の後に、前記反応性官能基と生体リガンドとの結合が続いてもよい。
【００７６】
好ましくは、電解重合は、少なくとも２つの異なるモノマーの共重合であり、その少なくとも１つのモノマーは本発明によるものである。好ましくは、モノマーの少なくとも１つ、好ましくは１つのみが生体リガンドを有する。明らかに、本発明によるもの以外の使用モノマーは、水溶液に可溶である。共重合では、請求項１〜３７のいずれか一項に記載の、金属が異なるモノマーを少なくとも２つ使用する。
【００７７】
好ましい一変形によれば、少なくとも２つの異なる生体リガンドを有するポリマーが得られるように重合反応を実施する。
【００７８】
使用モノマーがすべて、電解重合可能単位としてピロールを含むことも利点である。
【００７９】
例えば、生体リガンドを有する本発明のモノマーと非置換ピロール若しくはピロール−３−アルカノールとの共重合、又は生体リガンド、非置換ピロール、若しくはピロール−３−アルカノールを含まない本発明のモノマーと３位に生体リガンドを有するピロールとの共重合を実施することができる。ピロール−３−アルカノールとしては、３−（ヒドロキシエチル）ピロールを挙げることができる。
【００８０】
反応性アミン、ヒドロキシル、又はカルボン酸官能基を場合によっては保護された形で有する少なくとも１つの本発明による可溶なモノマーの共重合を実施することも可能である。水相でのこの共重合反応の後に、前記反応性官能基と生体リガンドとの結合が続くことが有利である。
【００８１】
本発明の別の対象は、前記重合反応、場合によっては続いて生体リガンドとの結合によって得ることができるポリマーに関する。
【００８２】
したがって、本発明の別の目的は、少なくとも１つの生体リガンドを有する本発明のポリマーに対応する電気活性プローブ、及び少なくとも一部分が前記プローブで被覆されており、生成がより容易であり、且つプローブリガンド／標的リガンドの相互作用のより直接的測定が可能になる電極を提供することである。
【００８３】
「電気活性プローブ」は、標的リガンドとプローブが有するプローブリガンドとが特異的に相互作用する場合に電気化学応答が変更されるプローブを意味する。したがって、電気化学信号の変化は、被分析物との特異的相互作用の後に観察される。
【００８４】
「標的リガンド」は、少なくとも１つの本発明のモノマーから得られた本発明によるポリマーのモノマー単位に固定されたプローブリガンドと特異的に相互作用することができ、したがってこのポリマーで検出することができる任意の分子を意味する。この標的リガンドは、例えばヌクレオチド、又はポリヌクレオチド、核酸、オリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗体、抗原、ペプチド、脂質、ステロイド、若しくは糖などの生体分子とすることができる。ポリマーが有するプローブリガンドは、検出対象の標的リガンドに特異的である。
【００８５】
したがって、本発明の別の対象は、生体リガンドを有する本発明による可溶なモノマーの電解重合によって得ることができる導体ホモポリマーの形の電気活性プローブに関する。
【００８６】
好ましくないが、反応性アミン、ヒドロキシル、又はカルボン酸官能基を場合によっては保護された形で有する本発明による可溶なモノマーの電解重合、続いて前記反応性官能基と生体リガンドとの結合によって得ることができる導体ホモポリマーの形の電気活性プローブは、本発明の不可欠な部分となる。
【００８７】
好ましくは、本発明の対象は、少なくとも２つの異なるモノマーの共重合によって得ることができ、その少なくとも１つのモノマーが本発明によるものである導体コポリマーの形の電気活性プローブに関する。モノマーの少なくとも１つ、好ましくは１つのみが生体リガンドを有する。この方式では、感受性を改善する、生体プローブリガンドのスペーシングが得られる。特に、生体リガンド及び３−（ヒドロキシエチル）ピロールモノマーを有する本発明による可溶なモノマーが使用される。別の好ましいコポリマーは、生体リガンドを含まない本発明による可溶なモノマーと、生体リガンドを好ましくはピロールの３位に有するモノマー及び３−（ヒドロキシエチル）ピロールモノマーとの共重合によって得ることができる。
【００８８】
ここで再び、好ましくない場合でも、反応性アミン、ヒドロキシル、又はカルボン酸官能基を場合によっては保護された形で有する少なくとも１つの本発明による可溶なモノマーの電解重合、続いて前記反応性官能基と生体リガンドとの結合によって得ることができる導体コポリマーの形の電気活性プローブは、本発明の不可欠な部分となる。
【００８９】
その別の態様によれば、本発明の別の対象は、表面の全部又は一部分が上記に定義するものなどの電気活性プローブで被覆されている導体キャリヤーを含む電極に関する。
【００９０】
本発明の別の対象は、試料と、先に定義するものなどプローブリガンドを有する電気活性プローブとをプローブリガンド／標的リガンドの相互作用に適した条件下で接触させ、試料との接触前後でプローブによって発生される電位又は電流の差を明示し、場合によっては定量化する、生体試料中の標的リガンドを検出する方法である。
【００９１】
本発明のモノマーから得られたポリマーは、特に生体リガンドを固体キャリヤーにアドレス指定し、固定化する任意の用途で使用することができる。
【００９２】
さらに特に、これらのポリマーはスタンドアロン型フィルムの形、又は電極上のフィルムの形で得ることができる。電極は、反応中に発生される電流を測定することによって、効果的に重合反応の進行を制御する。電極を使用して、その後のポリマーの電気化学応答を測定することもできる。したがって、本発明はまた、表面が本発明による生体リガンドで官能化された少なくとも１つの電気活性導体ポリマー、本発明による電気活性プローブで被覆されている、導体キャリヤーを含む電極に関する。
【００９３】
従来技術では、電極用の導電性キャリヤーは周知であり、特に金属又は炭素誘導体の基板を挙げることができる。本発明による電極の製作では、一般に導電性キャリヤー上にポリマーを被着させる。電気化学重合を電極の表面で行って、本発明のポリマーでその表面が被覆された導電性キャリヤーを含む電極を得ることが有利である。本発明の有利な一実施形態では、金又は白金のキャリヤーの表面上にポリマー層を被着させることによって、電極が得られる。
【００９４】
電極での電気化学重合反応を制限及び制御することが可能であるので、本発明のモノマーは、小さい表面上に生体リガンドを固定化及びアドレス指定することが可能である。このアドレス指定された電解重合によって、規則正しい小型ドットマトリックスが得られ、ドットはそれぞれ、限定された生体リガンドを有する。有利な一実施形態では、本発明はまた、電極マトリックスに関する。
【００９５】
したがって、本発明は、少なくとも１つの本発明による電極を含む電極マトリックスにも関する。前記電極マトリックスは、一連のウェルを含み、各ウェルが電極に対応する解析カード又はチップの形とすることができる。
【００９６】
有利な一実施形態では、マトリックスの異なる電極は異なる生体リガンドを有する。特定の一実施形態によれば、本発明は、固体キャリヤー上に固定された複数の電極又は微小電極に関し、これらの電極は、本発明によるコポリマーで被覆され、有利なことには異なる生体リガンドを有する。前記電極マトリックスは、本発明によるモノマーのアドレス指定された電解重合によって、特に生体リガンドを有するモノマーとリガンドで官能化されていないモノマーとの共重合によって有利に得ることができる。
【００９７】
本発明の電極及び電極マトリックスを、特に試料中に存在している可能性があり、ポリマーが有する生体リガンドと特異的に反応する可能性がある被分析物の検出に使用することができる。
【００９８】
本発明では、いずれのタイプの試料中でも標的リガンドを検出することが可能である。本発明の特定の一実施形態では、試料は生体試料である。有利なことには、この試料は診断のため患者から採取することができる。例えば、試料は、尿試料、血液、血清、又は血漿試料、体液の細胞抽出物とすることができる。プローブは電気活性であるので、その電気化学応答は、標的リガンドとポリマーが有するプローブリガンドとが特異的に相互作用する場合に変更される。したがって、本発明の電気活性導体ポリマーは、標的リガンドとの相互作用を電気化学信号に変換する。標的リガンドとポリマーが有するプローブリガンドとの特定の相互作用によって、標的リガンドを添加する前に得られた応答と比べて、検討中のポリマーの電気化学応答の変化が生じる。有利なことには、標的リガンドの検出が電気計測によって行われる。「電気計測」は、ポリマーの酸化電位の変動など、電位差タイプの変動の測定、又は電流タイプの変動の測定、すなわち所与の電位で観察された酸化電流の変動を意味する。これらの変動は、当業者に知られている方法に従って迅速に、感度よく、定量的に測定される。
【００９９】
本発明の有利な一実施形態では、電気計測は電位又は電流の変動を測定することからなる。本発明の特定の一実施形態では、サイクリックボルタンメトリーが使用される。これは、電位範囲を一方向、次いで他方向に一定速度で走査することからなる電気分析法である。得られたボルタンペログラムは、被検電気化学系の電流応答を示し、その特徴付けを可能にする。
【０１００】
電気計測による検出方法は、本発明のポリマーに好ましい。しかし、当業者に知られている他の従来の検出方法を使用することもできる。
【０１０１】
本発明の特に有利な一実施形態では、ポリマーの電解重合に使用される電極を用いて、標的リガンドとポリマーが有するプローブリガンドとの特定の相互作用の検出を実施することができる。例えば、ポリマーが有するオリゴヌクレオチドに相補的な核酸のハイブリッド形成を、本発明のポリマーを有する電極で電気計測によって検出することができる。
【０１０２】
オリゴヌクレオチドのハイブリッド形成は、検出された電気化学信号の変動を測定することによって、又は酵素反応を介して直接監視することができる。この場合、標的オリゴヌクレオチドは、例えばビオチンを含む。ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼ及び酵素基質を添加した後、基質での又は電気化学信号による検出を実施することができる。
【０１０３】
同様に、電気化学信号の変動によって、特に抗体／抗原型及び抗体／タンパク質型のタンパク質／タンパク質相互作用を監視することが可能である。
【０１０４】
本発明のモノマーを用いて得ることができるポリマーを例えばＰＣＲ反応を監視する場合にホスファートイオンをアッセイするために使用して、例えばＳｃｉｅｎｃｅ ２００４、３０６、２０４８−２０７４に記載されているものなどの分子電子応用例で酵素の活性を調査することも可能である。
【０１０５】
本発明の特定の一実施形態では、電気活性ポリマーは様々なプローブ生体分子を含む。次いで、金属ポルフィリンは様々な金属によって錯体を形成し、それによって複数のタイプの標的分子の検出が可能になる。
【０１０６】
モノマーの調製、及び得られたポリマーの電気化学的特徴付けについて、下記の実施例を例として示す。
【０１０７】
Ａ．モノマー調製の実施例：
Ｉ− 酸基及びアルコール基で置換されているピロールの合成（１Ｈ−ピロール−３−イル）酢酸（１）
【化２９】
【０１０８】
３．３７ｇ（１１．５ｍｍｏｌ）の［１−（トルエン−４−スルホニル）−１Ｈ−ピロール−３−イル］メチルアセタートを、３５ｍＬのメタノール及び３５ｍＬの５Ｎ水酸化ナトリウム溶液に溶解する。反応媒体を４時間還流加熱し、濃縮乾固し、水に再溶解する。水相をジエチルエーテルで洗浄し、次いで氷浴中、６Ｎ塩酸溶液で、ｐＨが約３になるまで徐々に酸性化する。水相をジエチルエーテルで抽出する。エーテル相を飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。９４９ｍｇの化合物（Ｉ）が白色結晶の形で得られる。収率６６％。
【０１０９】
備考：化合物（Ｉ）をジエチルエーテルに溶かして貯蔵しなければならない。使用する前に、焼結ガラスフィルターを用いて溶液を濾過し、濃縮乾固しなければならない。
【０１１０】
モル質量 Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：１２５．１３
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨ ９５／５：Ｒｆ＝０．１６
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．１７（１Ｈ）；６．７８（２Ｈ；ｓ）；６．２１（１Ｈ；ｓ）；３．５８（２Ｈ；ｓ）
【０１１１】
２−（１Ｈ−ピロール−３−イル）エタノール（２）
【化３０】
【０１１２】
最少量の無水ＴＨＦ中５．０ｇ（１７ｍｍｏｌ；１当量）の［１−（トルエン−４−スルホニル）−１Ｈ−ピロール−３−イル］メチルアセタートの溶液を、アルゴン中、６０ｍＬのＴＨＦ（ナトリウムで蒸留）及び１２ｍＬ（２４ｍｍｌ；１．４当量）の２Ｍ（ＢＨ３）Ｓ（ＣＨ３）２のＴＨＦ溶液の混合物に滴下する。反応媒体を４時間還流加熱し、次いで氷浴に置かれた１００ｍＬの６Ｎ水酸化ナトリウム溶液に、穏やかに注ぎ込んだ。水相をジクロロメタンで抽出する。次いで、有機相を飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。混合物を、ＡｃＯＥｔ／石油エーテルの４／６（ｖ／ｖ）混合物を用いてシリカゲルクロマトグラフィーで精製する。
【０１１３】
粗生成物を６０ｍＬのメタノール及び６０ｍｌの５Ｎ水酸化ナトリウムに溶解する。反応媒体を３時間還流加熱し、次いで濃縮乾固し、酢酸エチル及び水に再溶解する。２相を分液する。水相を酢酸エチルで抽出する。有機相を水及び飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。得られた生成物を水に可溶化し、セライトを用いて濾過する。７２０ｍｇの化合物（２）が収率３８％で得られる。
【０１１４】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：１１１．１４
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤ３ＯＤ，δ（ｐｐｍ）：６．６１（１Ｈ；ｓ）；６．５４（１Ｈ；ｓ）；５．９６（１Ｈ；ｓ）；３．６５（２Ｈ；ｔ；７．５Ｈｚ）；２．６６（２Ｈ；ｔ；７．５Ｈｚ）
【０１１５】
ＩＩ−ピロール及び３つのピリジニウムで置換されているポルフィリンの合成
ＩＩ−１ ４−［１−プロポキシ−３−（Ｎ−フタルイミド）］ベンズアルデヒド（３）
【化３１】
【０１１６】
アルゴン中、３．６６ｇ（３０ｍｍｏｌ；１当量）の４−ヒドロキシベンズアルデヒドを２０ｍＬのＤＭＦに溶解し、８．３ｇ（６０ｍｍｏｌ；２当量）のＫ２ＣＯ３を添加する。７０℃で１時間攪拌した後、媒体は桃色になる。滴下漏斗を使用して、２０ｍＬのＤＭＦ中９．６５ｇ（３６ｍｍｏｌ；１．２当量）のＮ−（３−ブロモプロピル）フタルイミドの溶液を徐々に添加する。反応媒体を７０℃で１時間、次いで９０℃で２時間攪拌する。冷却した後、焼結ガラスフィルターを用いて媒体を濾過する。濾液を、沈殿するまでジクロロメタンで希釈し、次いで再度焼結ガラスを用いて濾過する。新たな濾液を濃縮乾固し、次いでジクロロメタンに再溶解する。有機相を水で２回、次いで飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。１０．０３ｇの化合物（３）が得られ、さらに精製することなく使用される。
【０１１７】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：３０９．３２
ＴＬＣ：ＣＨ２ＣＬ２／ＭｅＯＨ ９５／５：Ｒｆ＝０．７４
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：９．８０（１Ｈ；ｓ）；７．７７（２Ｈ；ｄｄ；５．５Ｈｚ；３．１Ｈｚ）；７．７３（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；７．６７（２Ｈ；ｄｄ；５．５Ｈｚ；３．１Ｈｚ）；６．８３（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；４．０７（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；３．８７（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；２．１７（２Ｈ；ｑｉ；６．４Ｈｚ）。
【０１１８】
ＩＩ−２ ［５−（４−（３−（Ｎ−フタルイミド）−１−プロポキシ）フェニル］−１０，１５，２０−トリ−ピリジン−４−イル］ポルフィリン（４）
【化３２】
【０１１９】
２２５ｍＬのプロパン酸に、４．３０ｍＬ（４５ｍｍｏｌ；３当量）の４−ピリジン−カルボキサルデヒド及び４．６４ｇ（１５ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（３）を溶解する。軽石を添加した後、温水器を使用して、反応媒体を１０分間加熱還流する。
【０１２０】
滴下漏斗を使用して、２０ｍＬのプロパン酸中４．１９ｍＬ（６０ｍｍｏｌ；４当量）の（蒸留した）ピロールの溶液を徐々に添加する。最初の数滴が添加されるとすぐに、媒体は黒色に変わる。反応媒体を１時間３０分加熱還流する。薬匙半分のクロラニルを添加し、次いで媒体を還流下で３０分間維持する。プロパン酸を完全に蒸発させる。最初に、ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの９／１（ｖ／ｖ）混合物を用いてシリカで濾過した後、混合物を、６００ｇのシリカゲルでクロマトグラフィーによって、ＣＨ２Ｃｌ２と増加比率のＥｔＯＨ（１％から５％）を含有する混合物を用いて精製する。生成物を最少量のＣＨ２Ｃｌ２に溶解した後、ヘキサンで沈殿させる。８４７ｍｇの化合物（４）が収率６．９％で得られる。
【０１２１】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：８２０．９２
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨ ９５／５：Ｒｆ＝０．１７（第５ポルフィリン／６）
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：９．０４（６Ｈ；ｄｄ；４．４Ｈｚ；１．５Ｈｚ）；８．９５（２Ｈ；ｄ；４．９Ｈｚ）；８．８５（４Ｈ；ｓ）；８．８２（２Ｈ；ｄ；４．９Ｈｚ）；８．１６（６Ｈ；ｄ；４．４Ｈｚ）；８．０９（２Ｈ；ｄ；８．３Ｈｚ）；７．８９（２Ｈ；ｄｄ；５．４Ｈｚ；２．９Ｈｚ）；７．７２（２Ｈ；ｄｄ；５．４Ｈｚ；２．９Ｈｚ）；７．２０（２Ｈ；ｄ；８．３Ｈｚ）；４．３３（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；４．０７（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；２．３８（２Ｈ；ｑｉ；６．４Ｈｚ）；−２．８９（２Ｈ，ｓ）
質量分析計（ＭＳ）：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：［Ｍ＋Ｈ］＋＝８２１。
【０１２２】
ＩＩ−３ ［５−（４−（３−アミノ−１−プロポキシ）フェニル−１０，１５，２０−トリ−ピリジン−４−イル］ポルフィリン（５）
【化３３】
【０１２３】
３０ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの１／２（ｖ／ｖ）混合物に、８００ｍｇ（０．９７ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（４）及び０．５ｍＬ（９．７５ｍｍｏｌ；１０当量）の６４％ヒドラジン水溶液を溶解する。反応媒体を２４時間加熱還流し、次いで周囲温度（ＡＴ）で２４時間攪拌する。１０％塩酸溶液を添加する。焼結ガラスを用いて、媒体を濾過し、濾液を１０％水酸化ナトリウム溶液で、溶液が緑色から赤色に変わるまで中和する。ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨ ９５／５の９５／５（ｖ／ｖ）溶液を使用して、水相を２４時間にわたって連続抽出する。有機相を飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。４６２ｍｇの化合物（５）が収率６９％で得られる。
【０１２４】
Ｍ（ｇ／ｍｏｌ−１）：６９０．８１
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨ ９／１：Ｒｆ＝０
１Ｈ ＮＭＲ：．ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：９．０５（６Ｈ；ｄｄ；４．４Ｈｚ；１．９Ｈｚ）；８．９７（２Ｈ；ｄ；４．９Ｈｚ）；８．８６（４Ｈ；ｓ）；８．８２（２Ｈ；ｄ；４．９Ｈｚ）；８．１６（６Ｈ；；ｄ；４．４Ｈｚ）；８．１０（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；７．３０（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；４．３７（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；３．１４（２Ｈ；ｔ；６．４Ｈｚ）；２．１７（２Ｈ；ｑｉ；６．４Ｈｚ）；−２．８６（２Ｈ；ｓ）
ＭＳ：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：；［Ｍ＋Ｈ］＋＝６９１；［Ｍ＋２Ｈ］２＋／２＝３４６
【０１２５】
ＩＩ−４ ［５−（４−（３−（２−１Ｈ−ピロール−３−イル−アセチルアミノ）−１−プロポキシ）フェニル）−１０，１５，２０−トリピリジン−４−イル］ポルフィリン（６）
【化３４】
【０１２６】
アルゴン中、４８ｍｇ（０．３８ｍｍｏｌ；１．２当量）の化合物（１）、ロータリーベーンポンプを使用して乾燥された７８ｍｇ（０．３８ｍｍｏｌ；１．２当量）のジシクロヘキシル−カルボジイミド（ＤＣＣ）、及び４４ｍｇ（０．３８ｍｍｏｌ；１．２当量）のＮ−ヒドロキシコハク酸イミド（ＮＨＳ）を、２ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２に溶解する。反応媒体を周囲温度で１時間攪拌して、活性エステルを得る。数滴のトリエチルアミンを加えた、２ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２中２２１ｍｇ（０．３２ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（５）の溶液を徐々に添加する。媒体を３時間攪拌し、次いで焼結ガラスを用いて濾過し、濃縮乾固する。得られた混合物を、５０ｇのシリカでフラッシュクロマトグラフィーによって、溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの９５／５（ｖ／ｖ）混合物を使用して精製する。２５２ｍｇの化合物（６）が得られる。
【０１２７】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：７９７．９３
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ８５／１５：Ｒｆ＝０．６４
１Ｈ ＮＭＲ ４００ＭＨｚ：ＣＤ３ＯＤ，δ（ｐｐｍ）：８．９９（ｍ）；８．９１（ｍ）；８．２９（ｍ）；８．１０（ｄ；７．７Ｈｚ）；７．９８（ｍ）；７．３８（ｄ；７．７Ｈｚ）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（２００〜７７５ｎｍ）λ（ｎｍ）：２３５；４２１（ソーレー）；５１６、５５０、５９１、６５０（Ｑ帯）
ＭＳ：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：（Ｍ＋２ＮＨ４＋）＝８３０
【０１２８】
１１．５ 化合物（６）のメタル化
【化３５】
式中、Ｍ＝Ｃｏ
【０１２９】
１ｍＬのＤＭＦに、５０ｍｇ（６３μｍｏｌ；１当量）の化合物（６）及び８０ｍｇ（６１６μｍｏｌ；１０当量）のＣｏＣｌ２（ロータリーベーンポンプを使用して乾燥）を溶解する。反応媒体を８０℃で２時間加熱し、次いで濃縮乾固する。混合物をエタノールに再溶解し、焼結ガラスフィルターを用いて濾過する。固体をＭｅＯＨ／ＣＨ２Ｃｌ２混合物で回収する。５０ｍｇの化合物（７）（式中、Ｍ＝Ｃｏ）［（７−Ｃｏ）と称する］が、すなわち収率９３％で得られる。
【０１３０】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：８５４．８４
ＵＶ−Ｖｉｓ：ピリジン（２００〜７７５ｎｍ）、λ（ｎｍ）：２５５；３４１；４４０（ソーレー）；５５９（Ｑ帯）
【０１３１】
ＩＩ−６ 化合物（７）のメチル化
【化３６】
式中、Ｍ＝Ｃｏ
【０１３２】
密閉雰囲気中、４３ｍｇ（０．０５ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（７−Ｃｏ）を５ｍＬのＤＭＦに溶解し、０．６ｍＬ（１０ｍｍｏｌ；２００当量）のヨウ化メチルを添加する。反応媒体を４０℃で３時間攪拌し、次いで濃縮乾固し、水に再溶解する。混合物をイオン交換カラム（２ｇのＤｏｗｅｃ−Ｃｌ）に通し、次いで凍結乾燥する。３８ｍｇの化合物（８）（式中、Ｍ＝Ｃｏ）が、すなわち収率７５％で得られる。質量分析によって、分子中に存在するアミンすべてにおいてメチル化された生成物が存在していることがわかる。
【０１３３】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）；１０３４．３６
ＭＳ：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：［Ｍ−３Ｃｌ］３＋＝９２７
ＭＡＬＤＩ：［Ｍ−３Ｃｌ＋３Ｈ］＝９３０
ＵＶ−Ｖｉｓ：水（２００〜７７５ｎｍ）、λ（ｎｍ）：２２５；３４１；４４０（ソーレー）；５５９（Ｑ帯）
【０１３４】
ＩＩ−７ 化合物（６）のメチル化
【化３７】
【０１３５】
１００ｍｇ（０．１２５ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（６）を５ｍＬのＤＭＦに溶解し、次いで１．６ｍＬ（２５ｍｍｏｌ；２００当量）のヨウ化メチルを添加する。反応媒体をＡＴで１８時間攪拌し、次いで濃縮乾固し、水に再溶解する。混合物をイオン交換カラム（１０ｇのＤｏｗｅｃ−Ｃｌ）に通し、次いで凍結乾燥する。１００ｍｇの化合物（９）が、すなわち収率８４％で得られる。質量分析によって、ピリジニウムにおいてのみメチル化されていることがわかる。
【０１３６】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９４９．３９
１Ｈ ＮＭＲ：３１８ＫのＣＤ３ＯＤ，δ（ｐｐｍ）：９．９９（６Ｈ）；９．７３、９．６１（８Ｈ）；９．５４（６Ｈ）；８．６３（２Ｈ）；７．８９（２Ｈ）；７．４（１Ｈ）；７．１（１Ｈ）；６．６（１Ｈ）；５．４３（９Ｈ）；４．８６（２Ｈ）；４．０９（２Ｈ）；（３．１）；２．７０（２Ｈ）。
ＵＶ−Ｖｉｓ：水（２００〜８００ｎｍ）、λ（ｎｍ）：２４２；４２６（ソーレー）；５２２（Ｑ帯）
ＭＳ：Ｍ／Ｚエレクトロスプレー（Ｍ−１Ｃｌ／２）＝８７７
【０１３７】
ＩＩ−８ 化合物（９）のメタル化
【化３８】
式中、Ｍ＝Ｍｎ
【０１３８】
２０ｍＬの水に、５０ｍｇ（５３μｍｏｌ；１当量）の化合物（９）及び８５ｍｇ（５２７μｍｏｌ；１０当量）のＭｎＣｌ２・２Ｈ２Ｏを溶解する。反応媒体を５時間加熱還流し、次いで濃縮乾固する。混合物を最少量のメタノールに溶解し、アセトニトリルで沈殿させ、焼結ガラスフィルターを用いて濾過する。固体をＭｅＯＨ／Ｈ２Ｏ混合物で回収する。
【０１３９】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：１００２．３１
ＵＶ−Ｖｉｓ：水（２００〜８００ｎｍ）、λ（ｎｍ）：２５０；４３８（ソーレー）；５５０（Ｑ帯）
【０１４０】
ＩＩＩ− ３つの異なる基で置換されているポルフィリンの合成
ＩＩＩ−１ ４−（４−ホルミルフェノキシ）ブチロニトリル（１１）
【化３９】
【０１４１】
アルゴン中、２．４４ｇ（２０ｍｍｏｌ；１当量）の４−ヒドロキシベンズアルデヒドを２０ｍＬのＤＭＦに溶解し、５．５３ｇ（４０ｍｍｏｌ；２当量）のＫ２ＣＯ３を添加する。７０℃で１時間攪拌した後、媒体は桃色になる。滴下漏斗を使用して、６ｍＬのＤＭＦ中２．４ｍＬ（２４ｍｍｏｌ；１．２当量）の４−ブロモブチロニトリルの溶液を徐々に添加する。反応媒体を７０℃で１時間、次いで９０℃で２時間攪拌する。冷却した後、焼結ガラスフィルターを用いて媒体を濾過する。濾液を、沈殿するまでジクロロメタンで希釈し、次いで再度焼結ガラスフィルターを用いて濾過する。新たな濾液を濃縮乾固し、次いでジクロロメタンに再溶解する。有機相を水で２回、次いで飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。４．１５ｇの化合物（１１）が得られ、さらに精製することなく使用される（定量的収率）。
【０１４２】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：１８９．２２
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９／１：Ｒｆ＝０．５５
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：９．８２（１Ｈ）；７．７７（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；６．９４（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；４．１１（２Ｈ；ｔ；６．３Ｈｚ）；２．５６（２Ｈ；ｔ；６．３Ｈｚ）；２．１２（２Ｈ；ｑｉ；６．３Ｈｚ）
【０１４３】
ＩＩＩ−２ ４−［４−（ビス−（１Ｈ−ピロール−２−イル）メチル）フェノキシ］ブチロニトリル（１２）
【化４０】
【０１４４】
アルゴン中、１４ｍＬ（１９５．５ｍｍｏｌ；２５当量）の（蒸留した）ピロールに、１．４８ｇ（７．８ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（１１）を溶解する。６０μＬ（０．８ｍｍｏｌ；０．１当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体をＡＴで１０分間攪拌する。１０ｍＬ（１ｍｍｏｌ）の０．１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を添加する。溶液を水で希釈した後、水相を酢酸エチルで抽出する。有機相を水及び飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。得られた混合物を、１００ｇのシリカでクロマトグラフィーによって、溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨの９５／５（ｖ／ｖ）溶液を使用して精製する。約１ｇの化合物（１２）が、すなわち収率約４２％で得られる。
【０１４５】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：３０５．３８
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９９／１：Ｒｆ＝０．５７
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．００（２Ｈ）；７．２１（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；６．９４（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；６．６９（２Ｈ；ｍ）；６．２５（２Ｈ；ｍ）；５．９７（２Ｈ；ｍ）；５．４１（１Ｈ；ｓ）；４．０７（２Ｈ；ｔ；６．３Ｈｚ）；２．５６（２Ｈ；ｔ；６．３Ｈｚ）；２．１２（２Ｈ；ｑｉ；６．３Ｈｚ）。
【０１４６】
ＩＩＩ−３ ２−［３−［４−（ビス−（１Ｈ−ピロール−２−イル）メチル）フェノキシ］プロピル］イソインドール−１，３−ジオン
【化４１】
【０１４７】
アルゴン中、３５ｍＬ（５００ｍｍｏｌ；２５当量）の（蒸留した）ピロールに、６．１９ｇ（２０ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（３）を溶解する。１５０μＬ（２ｍｍｏｌ；０．１当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体をＡＴで５分間攪拌する。２．４ｇ（６０ｍｍｏｌ；３当量）の水酸化ナトリウム粉末を添加する。反応媒体をＡＴで３０分間攪拌し、焼結ガラスフィルターを用いて濾過し、ヘキサンで洗浄し、濃縮乾固する。得られた混合物を、４００ｇのシリカでクロマトグラフィーによって、溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨの９９５／５（ｖ／ｖ）混合物を使用して精製する。約１．５２ｇの化合物（１３）が、すなわち収率約１８％で得られる。
【０１４８】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：４２５．４９
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９９／１：Ｒｆ＝０．６
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．２１（２Ｈ）；７．８５（２Ｈ；ｍ）；７．７５（２Ｈ；ｍ）；７．１１（２Ｈ；ｄ；８．３Ｈｚ）；６．７６（２Ｈ；ｄ；８．３Ｈｚ）；６．７０（２Ｈ；ｍ）；６．２０（２Ｈ；ｍ）；５．９４（２Ｈ；ｍ）；５．４０（１Ｈ；ｓ）；４．０２（２Ｈ；ｔ；６．１Ｈｚ）；３．９２（２Ｈ；ｔ；６．１Ｈｚ）；２．２１（２Ｈ；ｑｉ；６．１Ｈｚ）。
【０１４９】
ＩＩＩ−４ ［５−［４−（３−（Ｎ−フタルイミド）−１−プロポキシ）フェニル］−１５−［４−（３−シアノ−１−プロポキシ）フェニル］−１０，２０−トリ−ピリジン−４−イル］ポルフィリン（１４）
【化４２】
【０１５０】
５００ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２に、１．００ｇ（３．２７ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（１２）、１．３９ｇ（３．２７ｍｍｏｌ；１当量）の化合物（１３）、及び０．６ｍＬ（６．５５ｍｍｏｌ；２当量）の４−ピリジン−カルボキサルデヒドを溶解する。２ｍＬ（２６．２ｍｍｏｌ；８当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体をＡＴで３０分間攪拌する。２５０ｍＬのＴＨＦ、３．６ｍＬ（２６．２ｍｍｏｌ；８当量）のトリエチルアミン、次いで２．２２ｇ（９．８２ｍｍｏｌ；３当量）のＤＤＱのＴＨＦ溶液を添加する。反応媒体をＡＴで３時間攪拌し、次いで濃縮乾固する。ジクロロメタンに再溶解し、中和するまでＴＦＡを添加する。濃縮乾固し、最初にＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの９７／３（ｖ／ｖ）混合物を用いてシリカで濾過した後、混合物を、３５０ｇのシリカでカラムクロマトグラフィーによって、ＣＨ２Ｃｌ２と増加比率のＥｔＯＨ（０．３％から０．５％）を含有する混合物を用いて精製する。得られた分画をプロトンＮＭＲで分析し、正しい生成物が存在していることがわかる。
【０１５１】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９０３．０２
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．８５（８Ｈ；ｓ）；８．１２（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；８．０６（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；７．９１（２Ｈ；ｄｄ；２．９Ｈｚ；５．４Ｈｚ）；７．７４（２Ｈ；ｄｄ；２．９Ｈｚ；５．４Ｈｚ）；７．２６（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；７．１８（２Ｈ；ｄ；８．８Ｈｚ）；４．３９（２Ｈ；ｔ；６．２Ｈｚ）；４．３３（２Ｈ；ｔ；６．５Ｈｚ）；４．０８（２Ｈ；ｔ；６．５Ｈｚ）；２．７８（２Ｈ；ｔ；６．２Ｈｚ）；２．３６（４Ｈ；ｍ）。
【０１５２】
ＩＶ− ピロールで官能化されたジアニオン性ポルフィリンの合成
上述のスキーム７〜１１に従って、合成を実施した。
【０１５３】
ＩＶ−１ ５−（４−シアノフェニル）ジピロメタン（１５）の合成
【化４３】
【０１５４】
５−（４−シアノフェニル）ジピロメタン（１５）の合成は、４−シアノベンズアルデヒドと、ピロール／アルデヒド比２５／１及び０．１当量のＴＦＡを周囲温度で１０分間反応させることによって実施する。
【０１５５】
アルゴン中、３．２８ｇの４−シアノベンズアルデヒド（２５ｍｍｏｌ；１当量）を４４ｍＬ（６３０ｍｍｏｌ；２５当量）の（蒸留した）ピロールに溶解し、次いで０．２ｍＬ（２．５ｍｍｏｌ；０．１当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体を周囲温度（ＡＴ）で１０分間攪拌する。ＮａＯＨ水溶液（３０ｍＬ；０．１Ｍ）を添加する。混合物を酢酸エチルに希釈する。有機相をデカンテーションで分離し、中性になるまで水で洗浄し、次いで飽和ＮａＣｌ溶液で洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、濃縮乾固する。得られた混合物（７．８３ｇ）を、４００ｇのシリカでクロマトグラフィーによって、溶離液としてＣＨ２Ｃｌ２を使用して精製する。
【０１５６】
モル質量（ｇ．ｍｏｌ−１）：２４７．３０（Ｃ１６Ｈ１３Ｎ３）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２：Ｒｆ＝０．４
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．０２（２Ｈ；ｓ）；７．６０（２Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；７．３１（２Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；６．７３（２Ｈ；ｄ；３Ｈｚ）；６．１６（２Ｈ；ｄ；３Ｈｚ）；５．８５（２Ｈ；ｍ）；５．５３（１Ｈ；ｓ）。
【０１５７】
ＩＶ−２ ポルフィリン環（１６）の構築
【化４４】
【０１５８】
アルゴン中、２．４７ｇ（１０ｍｍｏｌ；２当量）の５−（４−シアノフェニル）ジピロメタン（１５）、４−メトキシベンズアルデヒド（０．６８ｇ；５ｍｍｏｌ；１当量）、及び１．５５ｇの４−［１−プロポキシ−３−（Ｎ−フタルイミド）］ベンズアルデヒド（５ｍｍｏｌ；１当量）をＣＨ２Ｃｌ２（１Ｌ）に溶解する。２．３ｍＬ（３０ｍｍｏｌ；６当量）のＴＦＡを添加する。反応媒体を周囲温度で３０分間攪拌する。次に、２５０ｍＬのＴＨＦ、７ｍＬのＥｔ３Ｎ（５０ｍｍｏｌ；１０当量）、次いでＤＤＱ（３．４１ｇ；１５ｍｍｏｌ；３当量）のＴＨＦ（２５０ｍＬ）溶液を添加する。反応媒体を周囲温度で２時間攪拌し、次いで濃縮乾固する。混合物（１６．８）を、シリカゲルでＣＨ２Ｃｌ２／ＥｔＯＨの９９／１混合物を用いて濾過することによって精製する。得られた生成物（３．５３ｇ）を、４００ｇのシリカでカラムクロマトグラフィーによって、ＣＨ２Ｃｌ２混合物を用いて精製する。生成物（１．３ｇ）を、もう一度シリカゲル（２００ｇ）でＣＨ２Ｃｌ２を用いて精製する。ポルフィリン（１６）（９５０ｍｇ）が得られる。
【０１５９】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：８９８．００（Ｃ５８Ｈ３９Ｎ７Ｏ４）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９９／１：Ｒｆ＝０．４１
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．９４〜８．９７（４Ｈ；２ｄ；４．５Ｈｚ）；８．７４〜８．７７（４Ｈ；２ｄ；４．５Ｈｚ）；８．２８（４Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；８．１３（２Ｈ；ｄ；８．５Ｈｚ）；８．０７（２Ｈ；ｄ；８．５Ｈｚ）；７．９８（４Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；７．７８（２Ｈ；ｄｄ；５．５Ｈｚ；３Ｈｚ）；７．５８（２Ｈ；ｄｄ；５．５Ｈｚ；３Ｈｚ）；７．２９（２Ｈ；ｄ；９Ｈｚ）；７．１６（２Ｈ；ｄ；９Ｈｚ）；４．２４（２Ｈ；ｔ；６Ｈｚ）；４．０７（３Ｈ；ｓ）；４．０１（２Ｈ；ｔ；６Ｈｚ）；２．３３（２Ｈ；ｑｉ；６Ｈｚ）；−２．８３（２Ｈ；広幅 ｓ）。
質量分析計（ＭＳ）：陽イオンエレクトロスプレーイオン化：：１８８．０（１００）；［Ｍ］＋＝８９８．３（３０）；［Ｍ＋Ｈ］＋＝８９９．３（１９）
ＵＶ−Ｖｉｓ分光法：ＣＨ２Ｃｌ２（３５０〜７５０ｎｍ）、λ（ｎｍ）：４２２（ソーレー）；５１８；５５２；５９２；６４８
【０１６０】
ＩＶ−３ アミン官能基の脱保護及びポルフィリン（１７）の調製
【化４５】
【０１６１】
アミン官能基は、先行するポルフィリンに使用する操作条件と比べて、異なる変更を行ってヒドラジンでの脱保護によって得られる。大過剰のヒドラジン（１００当量）を使用し、反応媒体を６０℃で２４時間加熱する。
【０１６２】
ポルフィリン（１６）（９１７ｍｇ；１．０２ｍｍｏｌ；１当量）を２０ｍＬのＣＨ２Ｃｌ２、次いで４０ｍＬのＭｅＯＨに溶解する。５ｍＬの６４％ ＮＨ２ＮＨ２（１０２ｍｍｏｌ；１００当量）を添加する。反応媒体を６０℃で２４時間攪拌する。１０％ ＨＣｌ溶液を、混合物が緑色に変わるまで添加する。次いで、溶液を濾過する。中性になるまで、水を添加する。溶液は紫色になる。ＣＨ２Ｃｌ２及びＭｅＯＨを蒸発させる。溶液をＣＨ２Ｃｌ２で数回抽出する。有機相を水で数回洗浄し、乾燥し、次いで濃縮乾固する。
【０１６３】
このジニトリルポルフィリン（１７）の場合、水で洗浄することによって精製するための連続抽出アセンブリを使用する必要がないことに留意されたい。ＮＭＲ分光法では、フタルイミド基の特徴である７．９及び７．７ｐｐｍにおける２本のシグナルが消失しているのが見られ、質量分析法では、プロピルオキシ鎖のエーテル架橋での分子断片に対応する７１１．２の主ピーク、及び７６８．３での［Ｍ＋Ｈ］＋に対応するピーク（１５％）が観測される。
【０１６４】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：７６７．９０（Ｃ５０Ｈ３７Ｎ７Ｏ２）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９５／５：Ｒｆ〜０
１Ｈ ＮＭＲ：ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ）：８．９３〜８．９４（４Ｈ；２ｄ；４．５Ｈｚ）；８．７３〜８．７４（４Ｈ；２ｄ；４．５Ｈｚ）；８．３１（４Ｈ；ｄ；７．５Ｈｚ）；８．１２（２Ｈ；ｄ；８Ｈｚ）；８．１０（２Ｈ；ｄ；６Ｈｚ）；８．０４（４Ｈ；ｄ；７．５Ｈｚ）；７．３０（２Ｈ；ｄ；８Ｈ）；７．２７（２Ｈ；ｄ；６Ｈｚ）；４．３４（２Ｈ；ｔ；６．５Ｈｚ）；４．１０（３Ｈ；ｓ）；３．０９（２Ｈ；ｔ；６．５Ｈｚ）；２．３４（２Ｈ；ｑｉ；６．５Ｈｚ）；−２．７８（２Ｈ；ｓ）
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦによる質量分析法（ＭＳ）：［（ポルフィリン−Ｏ・）＋２Ｈ］＋＝７１１．２（１００）；［Ｍ＋Ｈ］＋＝７６８．３（１５）
フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）：ν（ｃｍ−１）：３３１５；２９３０；２２２８；１６０４；１５０４；１４７２：１２４５；１１７３；９８２；９６６；７９０；７３４
【０１６５】
ＩＶ−４ ポルフィリン（１７）とピロールのカルボン酸誘導体とのペプチド結合、ポルフィリン（１８）の調製
ポルフィリン−アミン（１７）とピロール−保護されていない酸とのペプチド結合は、スキーム１６に従ってＤＣＣ／ＮＨＳの存在下で実施される。
【化４６】
【０１６６】
中性アルミナゲルで精製を行って、シリカゲルでは起こるはずの化合物（１８）の重合を防止し、トリエチルアミンを溶離液に添加する（上述）ことを回避する。ポルフィリンは、純度についてＮＭＲ分光法で特徴付けられ、特徴付けられていない９０７．０の主ピークと［Ｍ］＋及び［Ｍ＋Ｈ］＋で８７５．１（６５％）及び８７６．１（５０％）にそれぞれ対応するピークとが存在していることがＭＡＬＤＩ質量分析法で特徴付けられる。
【０１６７】
ＩＶ−５ 化合物（１８）のニトリル基のメタル化及び加水分解反応
メタル化ジアニオン性ポルフィリンを得るために、２つの反応：メタル化と加水分解をいずれの好ましい順序でも行うことができる。しかし、ポルフィリンと様々な金属で錯体形成することが望ましい場合、まず加水分解を行うことがより有利である。それにもかかわらず、この場合には、分子のカルボキシラート官能基は、金属塩を錯体形成し、反応性及び精製の問題が生じる可能性がある。したがって、加水分解する前に、メタル化を実施した。
【０１６８】
ＩＶ−５−１ メタル化、及びポルフィリン（１９）の調製
【化４７】
【０１６９】
ポルフィリン（１８）を、ＤＭＦ中、所望の金属塩の酢酸塩と４０℃で２４時間反応させる。
【０１７０】
所望の金属：コバルト、鉄、マンガン、及び亜鉛で錯体形成された複数の金属ポルフィリンを、金属に応じて収率９４％〜１００％で合成した。金属の付加は、ＵＶ−Ｖｉｓ分光法で４つのＱ帯のうち２つの消失、並びにソーレー帯の４２２ｎｍから４１９ｎｍへのシフト（コバルト）、４１４ｎｍへのシフト（鉄）、４６６ｎｍへのシフト（マンガン）、及び４２８ｎｍへのシフト（亜鉛）を観察することによって確認した。ＭＡＬＤＩ質量分析法では、コバルトポルフィリンは、［Ｍ＋Ｈ］＋で９３２．３に対応する主ピークを示し、マンガンポルフィリンは、［Ｍ］＋で９２７．３に対応する主ピークを示す。
【０１７１】
操作モード
− 操作モード（Ｍ＝Ｃｏの場合）
化合物（１８）（３５０ｍｇ；０．４ｍｍｏｌ；１当量）及びＣｏ（アセタート）２・４Ｈ２Ｏ（５ｇ；２０ｍｍｏｌ；５０当量）を、アルゴン中、ＤＭＦ（２０ｍＬ）に溶解する。反応媒体を５０℃で２４時間加熱し、次いで濃縮乾固する。生成物を酢酸エチルに溶解し、有機相を水で数回洗浄する。濃縮した後、化合物（１９）−Ｃｏ（３５５ｍｇ）が得られる。
【０１７２】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９３１．９３（Ｃ５６ＣｏＨ４０Ｎ８Ｏ３）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ９５／５：Ｒｆ＝０．３５
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：［Ｍ＋Ｈ］＋＝９３２．３（１００）；［Ｍ＋Ｎａ］＋＝９５４．３（５９）；［Ｍ］＋＝９３１．３（５２）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）。λ（ｎｍ）：４１９（ソーレー）；５３２
【０１７３】
− Ｍ＝Ｆｅの場合
化合物（１８）（５０ｍｇ；５７μｍｏｌ；１当量）及びＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ（５６８ｍｇ；２．９ｍｍｏｌ；＞５０当量）を、アルゴン中、ＤＭＦ（５ｍＬ）に溶解する。反応混合物を５０℃で４８時間加熱し、次いで濃縮乾固する。生成物を酢酸エチルに溶解し、有機相を水で数回洗浄する。濃縮した後、化合物（１９）−Ｆｅ（５０ｍｇ）が得られる。
【０１７４】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９２８．８４（Ｃ５６Ｈ４０ＦｅＮ８Ｏ３）
ＴＬＣ：ＣＨ２Ｃｌ２／ＭｅＯＨ ８５／１５：Ｒｆ＝０．６７
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：５６８．１（１００）；［Ｍ＋Ｎａ］＋＝９５１．２（３３）；［Ｍ＋Ｈ］＋＝９２９．３（３１）；［Ｍ＋３５Ｃｌ］＋＝９６３．３（１６）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）。λ（ｎｍ）：４１４（ソーレー）；５７４；６２２；６４９
【０１７５】
ＩＶ−５−２ ニトリル基の加水分解、及び金属ポルフィリン（２０）の調製
【化４８】
【０１７６】
ニトリル基からカルボン酸への加水分解反応は、一般にＳ．Ｇｏｂｂｉらの研究でのものなどの酸性媒体中で実施される［Ｇｏｂｂｉ Ｓ．、Ｒａｍｐａ Ａ．、Ｂｉｓｉ Ａ．、Ｂｅｌｌｕｔｉ Ｆ．、Ｖａｌｅｎｔｉ Ｐ．、Ｃａｐｕｔｏ Ａ．、Ｚａｍｐｉｒｏｎ Ａ．、及びＣａｒｒａｒａ Ｍ．、「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ａｎｔｉｔｕｍｏｒ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｎｅｗ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｏｆ Ｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ−４−ａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２００２、４５、４９３１−４９３９頁］。しかし、酸性媒体に強い感受性を示すピロール置換基が分子中に存在する化合物（２０）の調製では、加水分解を塩基性媒体中で実施することが有利である［Ｃｉｇｎａｒｅｌｌａ Ｇ．、Ｂａｒｌｏｃｃｏ Ｄ．、Ｒｏｓｓｉ Ｇ．及びＲｏｓｓｉ Ｅ．、「Ｓｐｉｒｏｃｙｃｌｏｐｒｏｐａｎｅ Ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ １−Ｔｅｔｒａｌｏｎｅ ａｎｄ ４−Ｃｈｒｏｍａｎｏｎｅ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ Ｐｙｒｉｄａｚｉｎｏｎｅｓ」、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、１９９０、１６０−１６２頁；Ｆｕｒｓｔｎｅｒ Ａ．、Ｓｔｅｌｚｅｒ Ｆ．、Ｒｕｍｂｏ Ａ．、及びＫｒａｕｓｅ Ｈ．、「Ｔｏｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｕｒｒｉａｎｅｓ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｈｅｉｒ ＤＮＡ−Ｃｌｅａｖｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ−Ａ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ、２００２、８、１８５６−１８７１頁］。プロトコル：塩基としてのＨＯ−、水−アルコール混合物、及び加熱還流は、すべて似ている。唯一の相違点は、使用するカウンターカチオン（Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｌｉ＋）に対して決定されるこの塩基の強さである。
【０１７７】
赤外分光光度法による分析によって、ニトリル基の特徴である２２２８ｃｍ−１における帯が完全に消失していることがわかる。
【０１７８】
操作モード（Ｍ＝Ｃｏの場合）
化合物（１９）−Ｃｏ（３５５ｍｇ；０．４ｍｍｏｌ；１当量）を、メタノール（２０ｍＬ）中ＫＯＨの溶液（１Ｎ）に溶解する。反応混合物を５０℃で２４時間加熱し、次いで濃縮乾固する。生成物を水に溶解し、酢酸エチルを添加する。中和されるまで、１Ｎ ＨＣｌ溶液を添加する。中和中、ピロールの重合を防止するようにｐＨを制御する。
【０１７９】
生成物を酢酸エチルで抽出し、有機相を水で洗浄する。濃縮した後、化合物（２０）−Ｃｏ（２３７ｍｇ）が得られる。
【０１８０】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９６９．９３（Ｃ５６ＣｏＨ４２Ｎ６Ｏ７）
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：［（ポルフィリンＣＮ／ＣＯＯＨ）＋Ｈ＋３１］＋＝９８２．２（１００）；［Ｍ＋３１］＋＝１０００．２（９７）；［Ｍ＋Ｈ＋３１］＋＝１００１．２（８６）；［（ポルフィリンＣＮ／ＣＯＯＨ−Ｏ・）＋Ｈ］＋＝７８５．２（８６）；［（ポルフィリンＣＮ／ＣＯＯＨ）＋３１］＋＝９８１．２（２５）；［（ポルフィリン−Ｏ・）＋Ｈ］＋＝８０４．２（２５）；［Ｍ］＋＝９６９．２（２１）；［（ポルフィリンＣＮ／ＣＯＯＨ）＋Ｈ］＋＝９５１．２（１９）；［Ｍ＋Ｈ］＋＝９７０．２（１６）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）。λ（ｎｍ）：４２０（ソーレー）；５３６
ＦＴＩＲ：ν（ｃｍ−１）：３３８１；２９２４；１７１４；１６５５；１２４７；１０１７；９５２；７５７
【０１８１】
Ｖ− ピロールで官能化されたジカチオン性ポルフィリン（２６）の合成
ジカチオン性モノマー（２６）の合成経路は上述のスキーム１５に示す。
【０１８２】
Ｖ−１ ５−（４−ピリジル）ジピロメタン（２１）の合成
５−（４−ピリジル）ジピロメタンの合成は、異なる方法に従って実施することができる。Ｊ．−Ｗ．Ｋａ及びＣ．−Ｈ．Ｌｅｅによって使用される操作条件［Ｋａ Ｊ．−Ｗ．及びＬｅｅ Ｃ．−Ｈ．、「Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ５，１０−ｄｉｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｔｒｉｐｙｒｒｏｍｅｔｈａｎｅｓ」、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２０００、４１、４６０９−４６１３頁］は、ピロール／アルデヒド比５／１と共に、０．１当量のＴＦＡを使用して周囲温度で５分間攪拌することを含む。得られた３５％という低収率は、窒素ヘテロ環のプロトン付加によるものであり、それによって、媒体中の酸触媒の品質が低下し、多数の二次生成物が生じる。Ｄ．Ｇｒｙｋｏ及びＪ．Ｓ．Ｌｉｎｄｓｅｙ［Ｇｒｙｋｏ Ｄ．及びＬｉｎｄｓｅｙ Ｊ．Ｓ．、「Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｍｅｓａ−Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ Ｐｏｒｐｈｙｒｉｎｓ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｏｎｅ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ Ｇｒｏｕｐ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０００、６５、２２４９−２２５２頁］は、ブレンステッド酸を使用しない別のプロトコルを提案した。彼らは、ピロール／アルデヒドの１４／１混合物を８５℃に１５時間加熱することによって５−（４−ピリジル）ジピロメタンの合成を実施した（収率５８％）。
【０１８３】
酸を高温で使用することなく、スキーム１７で記載の操作条件に従って、５−（４−ピリジル）ジピロメタン（２１）を調製した。
【化４９】
【０１８４】
Ｖ−２ ポルフィリン環（２２）の構築
スキーム１８に従って、Ｄ．Ｔ．Ｇｒｙｋｏ及びＭ．Ｔａｓｉｏｒによる上述の同じ操作条件下（５−ピリジルジピロメタンと５当量のＴＦＡ、周囲温度で３０分間）で、２つの異なるアルデヒド：化合物（６）及び４−メトキシベンズアルデヒドを使用して、ポルフィリン環の構築を実施した。
【化５０】
【０１８５】
次いで、３つのポルフィリンの混合物から、所望のポルフィリン（２２）をシリカクロマトグラフィーによって単離する。ポルフィリンをＮＭＲ分光法で特徴付けた。
【０１８６】
Ｖ−３ アミン官能基の脱保護
ポルフィリン（２３）のアミン官能基は、１００当量のヒドラジンを用いて脱保護することによって得る（スキーム１９）。
【化５１】
【０１８７】
ポルフィリン（２３）は、ＮＭＲ及びＭＡＬＤＩ質量分析法で、［Ｍ＋Ｈ］＋で７２０．３に対応する主ピークが存在することが特徴付けられた。
【０１８８】
Ｖ−４ アミノポルフィリン（２３）とピロールのカルボン酸誘導体（１）とのペプチド結合
アミン−ポルフィリン（２３）と保護されていないピロール酸（１）とのペプチド結合を、ＤＣＣ／ＮＨＳの存在下（スキーム２０）、上記のモノマーと同じ操作条件下で実施する。
【化５２】
【０１８９】
ＮＭＲ及びＭＡＬＤＩ質量分析法で、［Ｍ＋Ｎａ＋Ｈ］２＋に対応する８５０．３における主ピーク、及び［Ｍ＋Ｎａ］＋に対応する８４９．３（８７％）におけるピークが存在する結合を監視した。
【０１９０】
Ｖ−５ ピリジル基のメタル化及びペルメチル化反応
上述のモノマーに関して、メタル化及びペルメチル化反応をいずれの好ましい順序でも行うことができるが、異なる金属を使用することが望ましい場合、まずメチル化することが常に好ましい。したがって、ペルメチル化反応を実施し、次いで異なる金属用に別々のバッチに分け、最後に水溶性ポルフィリンをメタル化することを選択した。
【０１９１】
Ｖ−５−１ メチル化
大過剰のヨウ化メチルを用いて、２つのピリジル基のペルメチル化反応を４０℃で実施する（スキーム２１）。
【化５３】
【０１９２】
ポルフィリンを水溶性にするために、ジヨウ素化合物をＤｏｗｅｘ−Ｃｌ−カラムに通して、ヨージドをクロリドカウンターアニオンに交換する。この反応は定量的である。
【０１９３】
雰囲気中、化合物（２４）（２６ｍｇ；３１μｍｏｌ；１当量）をＤＭＦ（６ｍＬ）に溶解し、ヨードメタン（０，４ｍＬ；６．３ｍｍｏｌ；２００当量）を添加する。反応混合物を周囲温度で４８時間攪拌し、次いで濃縮乾固し、水に溶解する。混合物をＤｏｗｅｘ−Ｃｌイオン樹脂交換カラムに通し、凍結乾燥する。５７ｍｇの化合物（２５）を単離する。
【０１９４】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９２７．９４（Ｃ５４Ｈ４８Ｃｌ２Ｎ８Ｏ３）
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：（Ｍ（−２Ｃｌ）＋Ｎａ］＋＝８７９．４（１００）；［（ポルフィリン−Ｏ・）（−２Ｃｌ）＋Ｈ］＋＝６９２．３（１０）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）、λ（ｎｍ）：４２８（ソーレー）；５２１；５５９；５９９；６５５
【０１９５】
Ｖ−５−２ メタル化
極めて大過剰の所望の金属の酢酸塩を用いて、ポルフィリンのメタル化をＤＭＦ中４０℃で行う（スキーム２２）。
【化５４】
【０１９６】
ＵＶ−Ｖｉｓ分光法でソーレー帯が４２８ｎｍに４６８ｎｍにシフトしていることによって、大員環に金属が挿入されていることを検証した。
【０１９７】
沈殿によって、水溶性金属ポルフィリンから残留金属塩を分別する。水溶液では、過剰のヘキサフルオロホスファートアニオンを添加すると、ポルフィリンの沈殿が起こる。濾過した後、Ｄｏｗｅｘ−Ｃｌ−カラムに通すことによって、可溶な金属ポルフィリンをクロリドカウンターアニオンで回収することが可能になる。実際に、ヨージドカウンターアニオンは、ポルフィリンを水溶液中で不溶にするには十分な程度に存在している。したがって、メチル化した後、ステップを進めるために、分子（２５）をＤｏｗｅｘ−Ｃｌ−カラムに通さないことは興味深いことがある。
【０１９８】
化合物（２５）（４７ｍｇ；５１μｍｏｌ；１当量）及び乾燥Ｍｎ（アセタート）２・４Ｈ２Ｏ（７５０ｍｇ；３．１ｍｍｏｌ；１００当量）を、アルゴン中、ＤＭＦ（５ｍＬ）に溶解する。反応混合物を５０℃で４８時間加熱し、次いで濃縮乾固する。混合物を水に溶解する。ポルフィリンを沈殿させるために、ＮＨ４ＰＦ６を添加する。濾過し、水で洗浄した後、生成物を水に溶解する。混合物をＤｏｗｅｘ−Ｃｌイオン樹脂交換カラムに通し、凍結乾燥する。３５ｍｇの化合物（２６）−Ｍｎを単離する。
【０１９９】
Ｍ（ｇ．ｍｏｌ−１）：９８０．８６（Ｃ５４Ｈ４６Ｃｌ２ＭｎＮ８Ｏ３）
ＭＳ：ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ：［Ｍ（−２Ｃｌ）＋Ｎａ−Ｈ］＋＝９３１．３（１００）；［Ｍ（−２Ｃｌ）＋Ｎａ）＋＝９３２．３（６０）；［Ｍ（メタル化されていない）（−２Ｃｌ）＋Ｎａ］＋＝８７９．４（６０）；［（ポルフィリン−Ｏ・）（−２Ｃｌ）＋Ｈ］＋＝７５９．３（２５）
ＵＶ−Ｖｉｓ：ＤＭＦ（３５０〜７５０ｎｍ）、λ（ｎｍ）：４２９；４６８（ソーレー）；５２４；５７３；６３２
【０２００】
Ｂ．電気化学的特徴付け：
付属の図１〜７について説明する。
【０２０１】
Ｉ− ４つのメソ位がピリジニウム基で置換され、様々な金属で錯体形成されたポルフィリン
この電気化学的分析を水性媒体中、０．５Ｍ ＮａＣｌの存在下で実施する。図１は得られたボルタモグラムを示す。酸化還元電位は、金属の化学的性質に応じて−０．９Ｖ／ＥＣＳ〜＋０．９Ｖ／ＥＣＳの広範囲の電位にわたって非常に異なることが明らかである。したがって、使用する金属に対してポルフィリンの電気活性を約２Ｖに相当する広範囲の電位にわたって調節することが可能である。というのは、選択された錯化金属に応じて、酸化還元電位は極めて異なるからである。
【０２０２】
ＩＩ− 含まれているトリカチオン性ポルフィリンの電気化学的分析
電気化学的分析は、まず直径１ｃｍの白金マクロ電極で実施する。様々な重合試験は、０．９Ｖの一定電位で、０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、式（１０）の亜鉛、コバルト、及びマンガンポルフィリンを用いて実施する。
【化５５】
被着フィルムを０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する。
【０２０３】
ＩＩ−１ 亜鉛ポルフィリン
０．９Ｖの電位を、０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液及び３ｍＭ亜鉛モノマー−金属ポルフィリンに３０分間加える。電荷は２０ｍＣである。被着フィルムを０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図２）。フィルムの分析によって、可逆的酸化還元対の酸化電位が＋０．０５Ｖであり、還元電位が−０．１２Ｖであることがわかる。
【０２０４】
次に、フィルムの安定性を試験するために、フィルムを水溶液に１２時間浸したままにして、次いで０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図３）。フィルムの分析によって、ポリピロールに関係する酸化還元系が上述と同じ電位、すなわち酸化電位＋０．０８Ｖ、及び還元電位−０．１３Ｖで存在することがわかる。酸化電位＋０．４５Ｖ、及び還元電位＋０．４０Ｖの第２の可逆的酸化還元対が観察される。
【０２０５】
ＩＩ−２ コバルトポルフィリン
０．９Ｖの電位を、０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液及び１２ｍＭ 式（１０）のコバルトモノマー−金属ポルフィリンに３０分間加える。被着電荷は３２５ｍＣである。被着フィルムを０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図４）。フィルムの分析によって、可逆的酸化還元対の酸化電位が＋０．０５Ｖであり、還元電位が−０．１２Ｖであり、ポリピロール系に対応することがわかる。
【０２０６】
続いて、フィルムの安定性を試験するために、フィルムを水溶液に浸したままにして、次いで０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図５）。フィルムの分析によって、ポリピロールの可逆的酸化還元対の酸化電位が＋０．０１Ｖであり、還元電位が−０．１３Ｖであり、水和後の電気活性が改善されていることがわかる。フィルムの分析によって、コバルトポルフィリンの酸化電位が＋０．４２Ｖであり、還元電位が＋０．３５Ｖである電気化学信号も示されている。＋０．４２Ｖにおける酸化波でＣｏ（Ｉ）／Ｃｏ（ＩＩ）とＣｏ（ＩＩ）／Ｃｏ（ＩＩＩ）の２つの系を作製することも可能である。
【０２０７】
ＩＩ−３ マンガンポルフィリン
０．９Ｖの電位を、０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液及び４ｍＭ 式（１０）のマンガンモノマー−金属ポルフィリンに３０分間加える。被着電荷は４０ｍＣである。被着フィルムを０．５Ｍ塩化ナトリウム水溶液中、サイクリックボルタンメトリーで分析する（図６）。フィルムの分析によって、酸化電位が＋０．０７であるポリピロールの電気化学信号が示されている。フィルムの分析によって、マンガンポルフィリンの可逆的酸化還元対の酸化電位が−０．２２Ｖであり、還元電位が−０．２９Ｖであることもわかる。
【０２０８】
ＩＩ−４ チップの試験
式（１０）のコバルトポルフィリンの５０ｍＭ溶液を、０．７Ｖの一定の電位で、３−（ヒドロキシエチル）ピロールを５０ｍＭ溶液として存在させて共重合する（図７）。重合試験及び分析は、８個のパッドからなる炭素電極を有するチップで、４００ｍＭ塩化ナトリウム及び１００ｍＭ過塩素酸リチウムの溶液を用いて実施する。複数の重合波が観察される。図７に示す重合曲線は、コポリマーが電極上に被着していることを示唆している。
【０２０９】
ＩＩ−５ ピロールで官能化されたジアニオン性ポルフィリン（２０）−Ｚｎの電解重合
亜鉛二酸ポルフィリン（２０）−Ｚｎで官能化されたピロールモノマーの水溶液が、約２ｍＭの濃度で得られる。モノマーの電解重合は、７ｍｍ２の白金電極を使用して、５００ｍＭ ＮａＣｌ及び水酸化ナトリウムを含有するモノマー水溶液中、９００ｍＶ／ＥＣＳの一定の電位を加えることによって行う。重合曲線を図８に示す。
【０２１０】
白金電極の表面上に被着された最終電荷は６ｍＣ．ｃｍ−２である。次いで、この表面の分析を、０．５Ｍ ＮａＣｌを含有するモノマーを含まない水溶液中で実施する（走査速度１００ｍＶ／ｓ）（図９）。図９に示すボルタモグラムによって、６４４ｍＶ／ＥＣＳと２５７ｍＶ／ＥＣＳにおける２つの波はポリピロールの酸化還元に対応することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】水性媒体中、０．５Ｍ ＮａＣｌの存在下、異なる金属で錯体形成されたｍｅｓｏ−テトラメチル−ピリジニウミル−ポルフィリンのボルタモグラムである。走査速度１００ｍＶ／ｓ。
【図２】亜鉛トリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムのボルタモグラムである。
【図３】亜鉛トリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムの緩衝溶液中１２時間後のボルタモグラムである。
【図４】コバルトトリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムのボルタモグラムである。
【図５】コバルトトリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムの緩衝溶液中１２時間後のボルタモグラムである。
【図６】マンガントリカチオン性ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムのボルタモグラムである。
【図７】０．７Ｖでのコバルトポルフィリンとの共重合を示すグラフである。
【図８】亜鉛二酸ポルフィリンで官能化されたピロールモノマーの９００ｍＶ／ＥＣＳでの重合を示すグラフである。
【図９】亜鉛二酸ポルフィリンで官能化されたポリピロールフィルムのボルタモグラムである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液中で重合されるよう意図されている電解重合可能モノマーにおいて、
アセチレン、ピロール類、チオフェン類、インドール類、アニリン類、アジン類、ｐ−フェニレンビニレン類、ｐ−フェニレン類、ピレン類、フラン類、セレノフェン類、ピリダジン類、カルバゾール類、アクリラート類、メタクリラート類、及びそれらの誘導体の中から選択される電解重合可能単位と、
水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の実体で置換されている金属ポルフィリンと
を含むモノマー。
【請求項２】
金属ポルフィリンが、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な３個の実体で置換されていることを特徴とする、請求項１に記載のモノマー。
【請求項３】
少なくとも１０ｍＭまでの濃度、好ましくは少なくとも３０ｍＭまでの濃度で蒸留水に可溶であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のモノマー。
【請求項４】
金属ポルフィリンが、金属ポルフィリンのメソ位に配置されている、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の実体で置換されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項５】
イオン化実体又はイオン化可能実体が、アンモニウム、ポリアミン、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、及びホスファートの官能基の中から選択される、ｐＨが３〜８である水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な官能基を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項６】
金属ポルフィリンを置換するイオン化実体又はイオン化可能実体の２つが、塩の形のＮ−メチルピリジニウム基又は−ＣＯＯＨ官能基を含むことを特徴とする、請求項５に記載のモノマー。
【請求項７】
金属ポルフィリンを置換するイオン化実体又はイオン化可能実体の２つが、同一であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項８】
金属ポルフィリンが、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の異なる実体で置換されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項９】
金属ポルフィリン、特にそのメソ位の１つが、生体リガンド、好ましくはポリヌクレオチド、とりわけオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、オリゴ糖、及びビオチンの中から選択される生体リガンド、好ましくはポリヌクレオチドで置換されていることを特徴とする、請求項８に記載のモノマー。
【請求項１０】
電解重合可能単位と金属ポルフィリンとの結合が、スペーサーアームを介して行われていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１１】
電解重合可能単位と金属ポルフィリンとの結合が、金属ポルフィリンのメソ位で行われていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１２】
電解重合可能単位がピロールであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１３】
ピロールと金属ポルフィリンとの結合が、確実にピロールの３位で行われていることを特徴とする、請求項１２に記載のモノマー。
【請求項１４】
金属ポルフィリンが、１つ又は複数の電子供与体基又は電子吸引体基でも置換されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１５】
１つ又は複数の電子供与体基又は電子吸引体基が、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基の中から選択されることを特徴とする、請求項１４に記載のモノマー。
【請求項１６】
金属ポルフィリンの金属が、遷移金属、又はＭｇ、Ａｌ、Ｓｎ、若しくはＧｅであることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１７】
金属が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｎ、及びＧｅの中から選択され、Ｃｏ、Ｚｎ、及びＭｎが好ましいことを特徴とする、請求項１６に記載のモノマー。
【請求項１８】
いずれの生体リガンドも含まないことを特徴とする、請求項１〜８、又は１０〜１７のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１９】
式（Ｉ）のモノマー
【化１】
［式中、
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基は互いにそれぞれ独立に、水素原子、水溶液中でイオン化された若しくはイオン化可能な基、又は生体リガンドであり、但し、Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つが同じか異なるイオン化された又はイオン化可能な基であるということを条件とし、
Ａ１、Ａ２、及びＡ３は互いにそれぞれ独立に、スペーサーアーム、特に下記の鎖の中から選択されるスペーサーアームを表し：
−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は０〜５の範囲にある整数である）、
−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ２−（式中、ｎ２は１〜５の範囲にある整数である）、
【化２】
【化３】
（式中、ｎ３は１〜５の範囲にある整数である）、
【化４】
Ｒａ基、Ｒｂ基、Ｒｃ基、Ｒｄ基、Ｒｅ基、Ｒ基、又はＲｆ基、Ｒｇ基、及びＲｈ基はそれぞれ互いに独立に、水素原子、電子供与体基、又は電子吸引体基であり、
Ｘは、スペーサーアーム、特に下記の鎖の中から選択されるスペーサーアームであり：
−（ＣＨ２）ｍ１−（式中、ｍ１は１〜６の範囲にある整数である）、
【化５】
（式中、ｍ２及びｍ３はそれぞれ互いに独立に、１〜３の範囲にある整数を表し、Ｒ’は水素原子又は（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基を表す）、
−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｍ４−（式中、ｍ４は１〜３の範囲にある整数を表す）、
１〜３種類のアミノ酸類を含むポリペプチド鎖、
−（ＣＨ＝ＣＨ）ｍ５−（式中、ｍ５は１〜３の範囲にある整数である）、
Ｍは、遷移金属、又はＭｇ、Ａｌ、Ｓｎ、若しくはＧｅであり、
Ｒは、水素原子、又はメチル基、エチル基、若しくはメトキシ基である］。
【請求項２０】
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つはそれぞれ独立に、アンモニウム、アミン、ポリアミン、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、及びホスファートの官能基の中から選択される、ｐＨが３〜８である水溶液中でイオン化された若しくはイオン化可能な官能基を含む、又はそれを表すことを特徴とする、請求項１９に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２１】
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうちただ１つ、好ましくはＲ３基が、ポリヌクレオチド、特にオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、及びビオチンの中から選択される生体リガンドを表すことを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２２】
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも１つが、塩の形のＮ−メチルピリジニウム又は−ＣＯＯＨの形であることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２３】
−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２であることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２４】
−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝塩の形のＮ−メチルピリジニウム又は下記であることを特徴とする、請求項２３に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【化６】
【請求項２５】
−Ａ３−Ｒ３が下記の基を表すことを特徴とする、請求項１９、２０、又は２２〜２４のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【化７】
【請求項２６】
−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝−Ａ３−Ｒ３であることを特徴とする、請求項１９、２０、又は２２〜２４のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２７】
−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝−Ａ３−Ｒ３＝塩の形のＮ−メチルピリジニウムであることを特徴とする、請求項２６に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２８】
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つはそれぞれ独立に、アミン官能基又はカルボン酸官能基を表すことを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２９】
ポリヌクレオチドの中から、特にオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、及びビオチンの中から選択される生体リガンドを金属ポルフィリンに存在するアミン官能基又はカルボン酸官能基上に結合させることによって、請求項２８に記載のモノマーから得られるモノマー。
【請求項３０】
ピロールと金属ポルフィリンとの結合が、確実にピロールの３位で行われていることを特徴とする、請求項１９〜２９のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３１】
Ｒが水素原子を表すことを特徴とする、請求項１９〜３０のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３２】
Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒｄ＝Ｒｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝Ｒｈ＝Ｈであることを特徴とする、請求項１９〜３１のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項３３】
Ｒａ基、Ｒｂ基、Ｒｃ基、Ｒｄ基、Ｒｅ基、Ｒｆ基、Ｒｇ基、及びＲｈ基のうちの少なくとも１つが、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基の中から選択される電子供与体基又は電子吸引体基を表すことを特徴とする、請求項１９〜３２のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３４】
金属ポルフィリンの金属が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｎ、及びＧｅの中から選択されることを特徴とする、請求項１９〜３３のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３５】
Ｍが、Ｃｏ、Ｚｎ、及びＭｎの中から選択されることを特徴とする、請求項３４に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３６】
Ｘが下記の基であることを特徴とする、請求項１９〜３５のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【化８】
【請求項３７】
いずれの生体リガンドも含まないことを特徴とする、請求項１９、２０、又は２２〜２８、又は３０〜３６のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３８】
電解重合によって電気化学プローブを生成するための、請求項１〜３７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのモノマーの使用。
【請求項３９】
生体リガンドを有する請求項１〜１７、又は１９〜３６のいずれか一項に記載のモノマーを用いて、電解重合を実施することを特徴とする、請求項３８に記載の使用。
【請求項４０】
請求項１〜１７、又は１９〜３６のいずれか一項に記載の生体リガンドを有するモノマーの電解重合によって得ることができる導電性ホモポリマーの形の電気活性プローブ。
【請求項４１】
使用するモノマーの少なくとも１つが請求項１〜３７のいずれか一項に記載のものなどであることを特徴とする、モノマーの少なくとも１つが生体リガンドを有する少なくとも２つの異なるモノマーの共重合によって得ることができる導電性コポリマーの形の電気活性プローブ。
【請求項４２】
共重合で、請求項１〜１７、又は１９〜３６のいずれか一項に記載の生体リガンドを有するモノマー、及び請求項１８又は３７に記載の別のモノマーを使用することを特徴とする、請求項４１に記載の電気活性プローブ。
【請求項４３】
共重合で、金属の異なる請求項１〜３７のいずれか一項に記載のモノマーを少なくとも２つ使用することを特徴とする、請求項４０〜４２のいずれか一項に記載の電気活性プローブ。
【請求項４４】
少なくとも２つの異なる生体リガンドを含むことを特徴とする、請求項４０〜４３のいずれか一項に記載の電気活性プローブ。
【請求項４５】
使用するモノマーがすべて、電解重合可能単位としてピロールを有することを特徴とする、請求項４０〜４４のいずれか一項に記載の電気活性プローブ。
【請求項４６】
請求項１〜１７、又は１９〜３６のいずれか一項に記載の生体リガンドを有するモノマーと、非置換ピロール又はピロール−３−アルカノールとの共重合を実施することを特徴とする、請求項４５に記載の電気活性プローブ。
【請求項４７】
請求項１８又は３７のいずれかに記載のモノマー、非置換ピロール又はピロール−３−アルカノールと、３位に生体リガンドを有するピロールとの共重合を実施することを特徴とする、請求項４６に記載の電気活性プローブ。
【請求項４８】
少なくとも１つのプローブリガンドを有する請求項４０〜４７のいずれか一項に記載の電気活性プローブと試料をプローブリガンド／標的リガンドの相互作用に適した条件下で接触させ、試料との接触前後でプローブによって発生される電位又は電流の差を明示し、場合によっては定量化する、生体試料中の少なくとも１つの標的リガンドを検出する方法。
【請求項４９】
表面の全部又は一部分が請求項４０〜４７のいずれか一項に記載のプローブで被覆されている導電性キャリヤーを含む電極。
【請求項５０】
請求項１〜３７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのモノマーを水相で電解重合することによって行われることを特徴とする重合方法。
【請求項５１】
重合が、金属の異なる請求項１〜３７のいずれか一項に記載のモノマーを少なくとも２つ使用する共重合であることを特徴とする、請求項５０に記載の重合方法。
【請求項５２】
請求項５０又は５１に記載の重合方法に従って得ることができるポリマー。
【請求項１】
水溶液中で重合されるよう意図されている電解重合可能モノマーにおいて、
アセチレン、ピロール類、チオフェン類、インドール類、アニリン類、アジン類、ｐ−フェニレンビニレン類、ｐ−フェニレン類、ピレン類、フラン類、セレノフェン類、ピリダジン類、カルバゾール類、アクリラート類、メタクリラート類、及びそれらの誘導体の中から選択される電解重合可能単位と、
水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の実体で置換されている金属ポルフィリンと
を含むモノマー。
【請求項２】
金属ポルフィリンが、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な３個の実体で置換されていることを特徴とする、請求項１に記載のモノマー。
【請求項３】
少なくとも１０ｍＭまでの濃度、好ましくは少なくとも３０ｍＭまでの濃度で蒸留水に可溶であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のモノマー。
【請求項４】
金属ポルフィリンが、金属ポルフィリンのメソ位に配置されている、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の実体で置換されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項５】
イオン化実体又はイオン化可能実体が、アンモニウム、ポリアミン、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、及びホスファートの官能基の中から選択される、ｐＨが３〜８である水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な官能基を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項６】
金属ポルフィリンを置換するイオン化実体又はイオン化可能実体の２つが、塩の形のＮ−メチルピリジニウム基又は−ＣＯＯＨ官能基を含むことを特徴とする、請求項５に記載のモノマー。
【請求項７】
金属ポルフィリンを置換するイオン化実体又はイオン化可能実体の２つが、同一であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項８】
金属ポルフィリンが、水溶液中でイオン化された又はイオン化可能な少なくとも２個の異なる実体で置換されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項９】
金属ポルフィリン、特にそのメソ位の１つが、生体リガンド、好ましくはポリヌクレオチド、とりわけオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、オリゴ糖、及びビオチンの中から選択される生体リガンド、好ましくはポリヌクレオチドで置換されていることを特徴とする、請求項８に記載のモノマー。
【請求項１０】
電解重合可能単位と金属ポルフィリンとの結合が、スペーサーアームを介して行われていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１１】
電解重合可能単位と金属ポルフィリンとの結合が、金属ポルフィリンのメソ位で行われていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１２】
電解重合可能単位がピロールであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１３】
ピロールと金属ポルフィリンとの結合が、確実にピロールの３位で行われていることを特徴とする、請求項１２に記載のモノマー。
【請求項１４】
金属ポルフィリンが、１つ又は複数の電子供与体基又は電子吸引体基でも置換されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１５】
１つ又は複数の電子供与体基又は電子吸引体基が、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基の中から選択されることを特徴とする、請求項１４に記載のモノマー。
【請求項１６】
金属ポルフィリンの金属が、遷移金属、又はＭｇ、Ａｌ、Ｓｎ、若しくはＧｅであることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１７】
金属が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｎ、及びＧｅの中から選択され、Ｃｏ、Ｚｎ、及びＭｎが好ましいことを特徴とする、請求項１６に記載のモノマー。
【請求項１８】
いずれの生体リガンドも含まないことを特徴とする、請求項１〜８、又は１０〜１７のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項１９】
式（Ｉ）のモノマー
【化１】
［式中、
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基は互いにそれぞれ独立に、水素原子、水溶液中でイオン化された若しくはイオン化可能な基、又は生体リガンドであり、但し、Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つが同じか異なるイオン化された又はイオン化可能な基であるということを条件とし、
Ａ１、Ａ２、及びＡ３は互いにそれぞれ独立に、スペーサーアーム、特に下記の鎖の中から選択されるスペーサーアームを表し：
−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は０〜５の範囲にある整数である）、
−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ２−（式中、ｎ２は１〜５の範囲にある整数である）、
【化２】
【化３】
（式中、ｎ３は１〜５の範囲にある整数である）、
【化４】
Ｒａ基、Ｒｂ基、Ｒｃ基、Ｒｄ基、Ｒｅ基、Ｒ基、又はＲｆ基、Ｒｇ基、及びＲｈ基はそれぞれ互いに独立に、水素原子、電子供与体基、又は電子吸引体基であり、
Ｘは、スペーサーアーム、特に下記の鎖の中から選択されるスペーサーアームであり：
−（ＣＨ２）ｍ１−（式中、ｍ１は１〜６の範囲にある整数である）、
【化５】
（式中、ｍ２及びｍ３はそれぞれ互いに独立に、１〜３の範囲にある整数を表し、Ｒ’は水素原子又は（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基を表す）、
−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｍ４−（式中、ｍ４は１〜３の範囲にある整数を表す）、
１〜３種類のアミノ酸類を含むポリペプチド鎖、
−（ＣＨ＝ＣＨ）ｍ５−（式中、ｍ５は１〜３の範囲にある整数である）、
Ｍは、遷移金属、又はＭｇ、Ａｌ、Ｓｎ、若しくはＧｅであり、
Ｒは、水素原子、又はメチル基、エチル基、若しくはメトキシ基である］。
【請求項２０】
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つはそれぞれ独立に、アンモニウム、アミン、ポリアミン、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、及びホスファートの官能基の中から選択される、ｐＨが３〜８である水溶液中でイオン化された若しくはイオン化可能な官能基を含む、又はそれを表すことを特徴とする、請求項１９に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２１】
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうちただ１つ、好ましくはＲ３基が、ポリヌクレオチド、特にオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、及びビオチンの中から選択される生体リガンドを表すことを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２２】
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも１つが、塩の形のＮ−メチルピリジニウム又は−ＣＯＯＨの形であることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２３】
−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２であることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２４】
−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝塩の形のＮ−メチルピリジニウム又は下記であることを特徴とする、請求項２３に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【化６】
【請求項２５】
−Ａ３−Ｒ３が下記の基を表すことを特徴とする、請求項１９、２０、又は２２〜２４のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【化７】
【請求項２６】
−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝−Ａ３−Ｒ３であることを特徴とする、請求項１９、２０、又は２２〜２４のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２７】
−Ａ１−Ｒ１＝−Ａ２−Ｒ２＝−Ａ３−Ｒ３＝塩の形のＮ−メチルピリジニウムであることを特徴とする、請求項２６に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２８】
Ｒ１基、Ｒ２基、及びＲ３基のうち少なくとも２つはそれぞれ独立に、アミン官能基又はカルボン酸官能基を表すことを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項２９】
ポリヌクレオチドの中から、特にオリゴヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、抗原、抗体、ハプテン、及びビオチンの中から選択される生体リガンドを金属ポルフィリンに存在するアミン官能基又はカルボン酸官能基上に結合させることによって、請求項２８に記載のモノマーから得られるモノマー。
【請求項３０】
ピロールと金属ポルフィリンとの結合が、確実にピロールの３位で行われていることを特徴とする、請求項１９〜２９のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３１】
Ｒが水素原子を表すことを特徴とする、請求項１９〜３０のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３２】
Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒｄ＝Ｒｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝Ｒｈ＝Ｈであることを特徴とする、請求項１９〜３１のいずれか一項に記載のモノマー。
【請求項３３】
Ｒａ基、Ｒｂ基、Ｒｃ基、Ｒｄ基、Ｒｅ基、Ｒｆ基、Ｒｇ基、及びＲｈ基のうちの少なくとも１つが、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルケニル基、（Ｃ１〜Ｃ４）アルキニル基、及び（Ｃ１〜Ｃ４）アルコキシ基の中から選択される電子供与体基又は電子吸引体基を表すことを特徴とする、請求項１９〜３２のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３４】
金属ポルフィリンの金属が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｖ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｎ、及びＧｅの中から選択されることを特徴とする、請求項１９〜３３のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３５】
Ｍが、Ｃｏ、Ｚｎ、及びＭｎの中から選択されることを特徴とする、請求項３４に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３６】
Ｘが下記の基であることを特徴とする、請求項１９〜３５のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【化８】
【請求項３７】
いずれの生体リガンドも含まないことを特徴とする、請求項１９、２０、又は２２〜２８、又は３０〜３６のいずれか一項に記載の式（Ｉ）のモノマー。
【請求項３８】
電解重合によって電気化学プローブを生成するための、請求項１〜３７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのモノマーの使用。
【請求項３９】
生体リガンドを有する請求項１〜１７、又は１９〜３６のいずれか一項に記載のモノマーを用いて、電解重合を実施することを特徴とする、請求項３８に記載の使用。
【請求項４０】
請求項１〜１７、又は１９〜３６のいずれか一項に記載の生体リガンドを有するモノマーの電解重合によって得ることができる導電性ホモポリマーの形の電気活性プローブ。
【請求項４１】
使用するモノマーの少なくとも１つが請求項１〜３７のいずれか一項に記載のものなどであることを特徴とする、モノマーの少なくとも１つが生体リガンドを有する少なくとも２つの異なるモノマーの共重合によって得ることができる導電性コポリマーの形の電気活性プローブ。
【請求項４２】
共重合で、請求項１〜１７、又は１９〜３６のいずれか一項に記載の生体リガンドを有するモノマー、及び請求項１８又は３７に記載の別のモノマーを使用することを特徴とする、請求項４１に記載の電気活性プローブ。
【請求項４３】
共重合で、金属の異なる請求項１〜３７のいずれか一項に記載のモノマーを少なくとも２つ使用することを特徴とする、請求項４０〜４２のいずれか一項に記載の電気活性プローブ。
【請求項４４】
少なくとも２つの異なる生体リガンドを含むことを特徴とする、請求項４０〜４３のいずれか一項に記載の電気活性プローブ。
【請求項４５】
使用するモノマーがすべて、電解重合可能単位としてピロールを有することを特徴とする、請求項４０〜４４のいずれか一項に記載の電気活性プローブ。
【請求項４６】
請求項１〜１７、又は１９〜３６のいずれか一項に記載の生体リガンドを有するモノマーと、非置換ピロール又はピロール−３−アルカノールとの共重合を実施することを特徴とする、請求項４５に記載の電気活性プローブ。
【請求項４７】
請求項１８又は３７のいずれかに記載のモノマー、非置換ピロール又はピロール−３−アルカノールと、３位に生体リガンドを有するピロールとの共重合を実施することを特徴とする、請求項４６に記載の電気活性プローブ。
【請求項４８】
少なくとも１つのプローブリガンドを有する請求項４０〜４７のいずれか一項に記載の電気活性プローブと試料をプローブリガンド／標的リガンドの相互作用に適した条件下で接触させ、試料との接触前後でプローブによって発生される電位又は電流の差を明示し、場合によっては定量化する、生体試料中の少なくとも１つの標的リガンドを検出する方法。
【請求項４９】
表面の全部又は一部分が請求項４０〜４７のいずれか一項に記載のプローブで被覆されている導電性キャリヤーを含む電極。
【請求項５０】
請求項１〜３７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのモノマーを水相で電解重合することによって行われることを特徴とする重合方法。
【請求項５１】
重合が、金属の異なる請求項１〜３７のいずれか一項に記載のモノマーを少なくとも２つ使用する共重合であることを特徴とする、請求項５０に記載の重合方法。
【請求項５２】
請求項５０又は５１に記載の重合方法に従って得ることができるポリマー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００９−５１５００２（Ｐ２００９−５１５００２Ａ）
【公表日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３８３８６（Ｐ２００８−５３８３８６）
【出願日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００６／０５１１３１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０５１９４７
【国際公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【出願人】（５０４２３８３０１）ビオメリュー (74)
【出願人】（５０２０１７２６１）セントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック（シー．エヌ．アール．エス．） (15)
【出願人】（５０８１３４６９２）ユニベルシテ パリ シュド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００６／０５１１３１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０５１９４７
【国際公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【出願人】（５０４２３８３０１）ビオメリュー (74)
【出願人】（５０２０１７２６１）セントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック（シー．エヌ．アール．エス．） (15)
【出願人】（５０８１３４６９２）ユニベルシテ パリ シュド (1)
【Ｆターム（参考）】
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