自己組織化ナノ構造
【課題】終の所望のサイズおよび形状を実現することができるように、制御された手法で有用なナノ構造へと組織化することができる適切な分子サブ単位を設計することである。
【解決手段】下式のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物であって、
上式で、Ｒ１からＲ４の少なくとも１つはＸ−Ｒｃであり、Ｒ１からＲ４の残りは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換有機基を表し、Ｘは、連結基を表し、Ｒｃは、置換または非置換アルキル基を表し、ＲａおよびＲｂのそれぞれは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つはＨを表し、但し、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４がすべてＨを表し、かつＲ２がＸ−Ｒｃを表し、ここで、Ｘが−ＮＨ−を表す場合、Ｒｃは、アセトアセチル基以外の基を表す化合物を提供する。
【解決手段】下式のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物であって、
上式で、Ｒ１からＲ４の少なくとも１つはＸ−Ｒｃであり、Ｒ１からＲ４の残りは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換有機基を表し、Ｘは、連結基を表し、Ｒｃは、置換または非置換アルキル基を表し、ＲａおよびＲｂのそれぞれは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つはＨを表し、但し、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４がすべてＨを表し、かつＲ２がＸ−Ｒｃを表し、ここで、Ｘが−ＮＨ−を表す場合、Ｒｃは、アセトアセチル基以外の基を表す化合物を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の開示は、一般に、明確にされたナノ構造へと可逆的に自己組織化することができる、水素結合（Ｈ結合）官能基を有する両親媒性有機化合物と、これら自己組織化ナノ構造を形成する方法とを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
２００９年３月１６日出願の米国特許出願第１２／４０５，０７９号および２００８年３月７日出願の第１２／０４４，６１３号には、ベンズイミダゾロン顔料、およびこのベンズイミダゾロン顔料に非共有的に会合された立体的に嵩高い安定剤化合物を含む、ナノスケール顔料粒子組成物であって、この安定剤の存在によって粒子の成長および凝集の程度が制限され、その結果ナノスケール顔料粒子が得られる組成物が開示されている。
【０００３】
材料科学における最近の技術傾向は、ナノテクノロジーによって可能になる成分および材料の使用により、高い（時にはブレークスルーでもある）性能が示されることに起因したより多くの魅力を得ることを示している。機能性ナノ材料は、それらのバルク対応物の場合とは異なった、多くの独自のかつしばしば調整可能な物理的および化学的性質を示す。「トップダウン」または「ボトムアップ」の製作戦略を含め、明確な形状および寸法を有するナノ材料の製作に対し、最近開発が行われている。「トップダウン」の手法では、より大きな構造を、所望の寸法を有する所望の形状へと小さく切断する（例えば、ナノリソグラフィ）。「ボトムアップ」戦略では、より小さな構成単位から所望の形状および寸法を有する構造へと成長させる（例えば、自己組織化）。後者は、さらにより効率的でありかつコスト集約的およびエネルギー集約的製作プロセスの必要性が回避されるので、好ましい手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，１６０，３８０号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／１３２４４３号パンフレット
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／００６３８７３号明細書
【特許文献４】国際公開第２００６／００５５３６号パンフレット
【特許文献５】米国特許第５，６７９，１３８号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００７／００１２２２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分子の自己組織化は、ナノ構造化材料に到達する実用的な「ボトムアップ」手法である。この手法では、自己相補的分子が、秩序ある手法で凝集するために、特定のサイズ、形状、および少なくとも１個の官能基を有する「構成単位」として設計される。得られた集合体は、その集合体のより小さな構成サブ単位とは完全に異なる性質をしばしば有する。しかし、この手法の課題は、最終の所望のサイズおよび形状を実現することができるように、制御された手法で有用なナノ構造へと組織化することができる適切な分子サブ単位を設計することである。その結果、水素結合分子構成単位のモジュール式使用は、例えば接着剤や自己治癒コーティングなどの高機能材料を開発するのに有用な性質を有する、新規なナノスケール超分子構造、非共有ポリマー、有機ゲル化剤、および液晶を設計するための鍵である。
【０００６】
ベンズイミダゾロン（ＢＺＩ）官能基を含有する環式尿素化合物は、テープまたはリボンに似た固体状態で、水素結合（Ｈ結合）ダイマー構造へと自己組織化することができる。これらのテープ様構造は、ベンズイミダゾロン上に存在する官能置換基のタイプおよび位置に応じて、サイズおよび形態を変えることができる。
【０００７】
しかし、新しく改善された、ナノテクノロジーにより可能になった成分および材料、特に、「ボトムアップ」製作戦略によって容易に自己組織化して明確なナノ構造および潜在的な高次網状構造を生成することができる自己相補的官能基を有するものであって、機能性材料の開発で有用でありかつ望ましい性質にすることができるものが、依然として求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施の形態では、 下式のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物であって：
【化１】
上式で：
Ｒ１からＲ４の少なくとも１つはＸ−Ｒｃであり、Ｒ１からＲ４の残りは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換有機基を表し；
Ｘは、連結基を表し；
Ｒｃは、置換または非置換アルキル基を表し；
ＲａおよびＲｂのそれぞれは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つはＨを表し；
但し、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４がすべてＨを表し、かつＲ２がＸ−Ｒｃを表し、ここで、Ｘが−ＮＨ−を表す場合、Ｒｃは、アセトアセチル基以外の基を表す化合物である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】化合物２（ｍ＝１１、ｎ＝９、表１）をトルエンに溶かしたもの（２ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノスケール１Ｄ構造のＳＥＭを示す図である。
【図２】化合物２（ｍ＝１１、ｎ＝９、表１）をトルエンに溶かしたもの（２ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノスケール１Ｄ構造のＳＥＭを示す図である。
【図３】化合物２（ｍ＝７、ｎ＝５、表１）をクロロホルムに溶かしたもの（１ｍｇ／ｍＬ）から形成された、２Ｄナノスケールファイバ網状構造のＳＥＭを示す図である。
【図４】表１の化合物３をヘキサンに溶かしたもの（１．１ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノスケールファイバ（部分２Ｄ網状構造）のＳＥＭを示す図である。
【図５】化合物３、表１をトルエンに溶かしたもの（１．３ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノスケールファイバの凝集体のＳＥＭを示す図である。
【図６】表１の化合物３をトルエンに溶かしたもの（１．３ｍｇ／ｍＬ）から形成された、微細なナノスケール１Ｄ凝集体のＳＥＭを示す図である。
【図７】表１の化合物５を１−ヘキサノールに溶かしたもの（１．３ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノファイバのＳＥＭを示す図である。
【図８】表１の化合物５をジメチルスルホキシドに溶かしたもの（１．２ｍｇ／ｍＬ）から形成された、自己組織化ナノ構造のＳＥＭを示す図である。
【図９】５−アセトアセチル−２−アミノベンズイミダゾールを水に溶かしたものから形成された、ナノスケールファイバのＳＥＭを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
「ナノ構造」は、最小寸法などの少なくとも１つの寸法において、１もしくは１０もしくは２０から１００もしくは２００もしくは５００ｎｍに及ぶサイズ、例えば１０から３００ｎｍなどのサイズを有し、かつ望ましくはサイズが５０００ｎｍ未満、例えばサイズが２０００ｎｍ未満、またはサイズが１０００ナノメートル未満の最大寸法を有する、物理的構造（例えば、粒子など）を指す。
【００１１】
「１Ｄ構造」は、高さまたは幅（または直径）よりも著しく大きい長さを有する構造を指す。アスペクト比（長さ／幅）は、少なくとも５、または少なくとも１０、例えば１００〜５００などにすることができる。したがって、これらの１Ｄ構造は、ストリング（導電性である場合には、ワイヤと呼ぶことができる）またはテープなどの形をとることができる。
【００１２】
「２Ｄ構造」は、サイズが同等な長さおよび幅を有するが深さがない（または無視できる深さ）、平らで平坦な構造を指す。アスペクト比は、最大で５であり、例えば２または１である。「２Ｄ構造」は、多孔質または非多孔質のシート構造（例えば、フィルムまたはウェーハ）であってもよい。
【００１３】
「３Ｄ構造」は、相対的なサイズが同等でありかなりのものである、長さ、幅、および高さの寸法を有する構造を指す。「３Ｄ構造」は、より小さい（より基本的な）ナノ構造、すなわち１Ｄ構造の、高次配置構成を指す。３Ｄ構造は、ゲル網状構造のような多孔質網状構造、または液晶などのさらにより高次のそれほど多孔質ではない網状構造を含んでもよい。
【００１４】
「ナノフィブリル」は、望ましくは１００ｎｍ未満のサイズ、例えば５０ｎｍ未満のサイズ、または２０ｎｍ未満のサイズなどの直径を有する、細長いフィラメントまたはファイバに似た１Ｄ構造を指す。ナノフィブリルの長さは、２０ｎｍから５０００ｎｍまでまたはそれ以上に及ぶことができる。
【００１５】
「ナノファイバ」は、望ましくは２００ｎｍ未満のサイズ、または１００ｎｍ未満、または５０ｎｍ未満のサイズの直径を有する太いフィラメントまたはファイバに似た１Ｄ構造を指す。「ナノファイバ」は、単一構造要素からなるものであってもよく、またはより小さい「ナノフィブリル」の束など複数の構造要素からなるものであってもよい。
【００１６】
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、単独でまたは他の材料と組み合わせて、より大きな構造へと自己組織化する機能を有する。例えば、化合物は、２００９年３月１６日出願の米国特許出願第１２／４０５，０７９号に開示されるように、着色剤分子と自己組織化してナノスケール顔料粒子組成物を形成するのに使用することができる。したがってアルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、大部分がナノスケール粒子であるものが生成されるように、一次粒子の凝集および成長の程度を制限することができる。
【００１７】
一般に、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、化合物の機能によって凝集構造の粒度を調節できるようにするために、十分な立体的な嵩をもたらす炭化水素部分を有する。実施形態における炭化水素部分は、大部分が脂肪族であるが、その他の実施形態では、芳香族基を組み込むこともでき、一般に少なくとも６個、例えば少なくとも１２個または少なくとも１６個の炭素、および１００個以下の炭素を含有する。炭化水素部分は、直鎖状、環状、または分枝状にすることができ、実施形態では分枝状であることが望ましく、シクロアルキル環や芳香環などの環状部分を含有してもしなくてもよい。脂肪族分枝は長く、少なくとも２個の炭素が各分枝にあり、例えば少なくとも６個の炭素が各分枝にあり、かつ１００個以下の炭素が各分枝にある。
【００１８】
「立体的な嵩」という用語は、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物が非共有的に会合するようになる可能性があるその他の化合物のサイズとの比較に基づいた、相対的用語である。「立体的な嵩」は、水素結合に関与する化合物の炭化水素部分が、他の化学物質の接近または会合を効果的に防止する三次元空間容積を占有するときの状況を指す。例として、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物上の以下の炭化水素部分は、化合物が自己組織化および凝集の程度を制限できるようにかつ主にナノスケール構造を生成するように適切な「立体的な嵩」を有する。
【００１９】
【化２】
および
【化３】
【００２０】
適切なアルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、両親媒性であることが望ましく；標的分子とのＨ結合に利用可能なヘテロ原子を有する親水性または極性官能基、ならびに少なくとも６個の炭素および１００個以下の炭素を有しかつ大部分が脂肪族（直鎖状、分枝状、または環状）基であるがいくつかのエチレン系不飽和基および／またはアリール基を含むことができる無極性または疎水性の立体的に嵩高い基を保持する。
【００２１】
適切なアルキル化ベンズイミダゾロン化合物の代表例は、以下の一般式の化合物を含む（しかし、これらに限定されない）。
【００２２】
【化４】
（式中、ＲａおよびＲｂは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも１個はＸ−Ｒｃであり、ここで、Ｘは連結基を表し、Ｒｃは置換または非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１個はＨを表す）。Ｘ−Ｒｃではない残りの基Ｒ１〜Ｒ４は、同じであっても異なっていてもよく、特には限定されず、Ｈまたは置換もしくは非置換有機基を表すことができ、例えばＨ、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アリール基、置換もしくは非置換アリール−アルキル基、または置換もしくは非置換アルキル−アリール基などを表すことができ、ここで、置換基は、例えば炭化水素基、置換炭化水素基、ヘテロ原子、またはハロゲンなどにすることができる。一実施形態では、少なくともＲ２はＸ−Ｒｃを表す。別の実施形態では、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４はすべてＨを表し、かつＲ２はＸ−Ｒｃを表し、ここで、Ｘが−ＮＨ−を表す場合、Ｒｃは、アセトアセチル基などのアシルアセト基以外の基などの置換または非置換アルキル基を表す。
【００２３】
連結基Ｘは、置換または非置換アルキル基Ｒｃをベンズイミダゾロン部分に接続する任意の適切な官能基にすることができる。適切な連結基の例には、−Ｏ−、−ＮＨ−、−Ｓ−、アミド基（−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−）、および（−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−）、アミン基（−ＮＨ−）、尿素基（−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−）、カルバメートまたはウレタン基（−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−）および（Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−）、カーボネート基、およびエステル基（−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−）または（−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−）が含まれる。
【００２４】
基Ｒａ、Ｒｂ、および／またはＲｃは、化合物が構造的に凝集したときに立体的に嵩高い層をもたらすことができ、それによって、制御されない凝集および粒子成長をもたらすその他の粒子または分子の接近を防止しまたは制限する、任意の適切なアルキル基にすることができる。立体的に嵩高いアルキル基の特定の例には、１から１００個、例えば１から５０個または６から３０個などの炭素原子の直鎖状または分枝状アルキル基であって、一般式で示されるような大きな直鎖状、分枝状、および／または環状脂肪族基を含むもの：
【化５】
,
【化６】
,
【化７】
,
【化８】
および
【化９】
;
と、１から５０個、例えば１から４０個または６から３０個などの炭素原子の置換直鎖状または分枝状アルキル基であって、式−ＣＯ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＨ３を有し、ここで、ｎは０から３０であるものなども含まれる。その他の有用なＲｃ基には、より高い分枝度を有する脂肪族炭化水素、環状炭化水素、さらに、Ｏ、Ｓ、Ｎなどのヘテロ原子を含有するより極性の高い基であって、オリゴ−またはポリ−［エチレングリコール］などの直鎖状または分枝状アルキレンオキシ鎖を含んだものを含めてもよい。基Ｒｃは、一般式に示されるように、２個以上のベンズイミダゾロン基を架橋する２官能性部分にすることもでき、
【化１０】
（式中、適切な２官能性基Ｒｃの例には、−（ＣＨ２）ｎ；−Ｘ−（ＣＨ２）ｎＸ；−［（ＸＣＨ２ＣＨ２）ｎ］Ｘ−；−［（Ｃ＝Ｏ）−（ＣＨ２）ｎ−（Ｃ＝Ｏ）］−；−Ｘ−［（Ｃ＝Ｏ）−（ＣＨ２）ｎ−（Ｃ＝Ｏ）］−Ｘ−；−Ｘ−［（Ｃ＝Ｏ）−Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−Ｘ−（Ｃ＝Ｏ）］−Ｘ−；−［（Ｃ＝Ｏ）−Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−Ｘ−（Ｃ＝Ｏ）］−が含まれ、ここで、ＸはＯ、Ｓ、またはＮＨと定義され、整数ｎは１から５０である）；下式などの大きな分枝状アルキル化官能基にすることもできる。
【００２５】
【化１１】
,
【化１２】
および
【化１３】
（上式で、Ｘ、Ｘ１、およびＸ２は、Ｏ、Ｓ、またはＮＨと定義され、Ｘ１およびＸ２は同じでも異なっていてもよい）。
【００２６】
したがって、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物の特定の例には、下記の表１から表６に示されるものが含まれるが、これらに限定するものではない。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】
【表５】
【００３２】
【表６】
【００３３】
当業者に周知のアミンやアルコールなどの求核試薬と反応させるためにアルカン酸を活性化する多くの方法がある。ある方法では、当業者にとって任意の所望のまたは有効な方法を使用して、アルカン酸を、対応するアルカン酸塩化物に変換する。例えば、アルカン酸塩化物は、典型的には溶媒の存在下、および任意選択で触媒の存在下、塩素化試薬との反応によって、対応するアルカン酸前駆体から調製してもよい。適切な塩素化試薬には、塩化オキサリル、塩化チオニル、三塩化リン、または五塩化リン含めることができるが、これらに限定するものではない。その他の試薬は、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、およびベンゾトリアゾールを含むがこれらの限定されないアミノとの反応のため、カルボン酸を活性化するのに使用してもよい。
【００３４】
より具体的には、アルカン酸は、適切な溶媒中、０から５℃で、任意選択の触媒の存在下、塩化オキサリルと反応させることができる。触媒の例には、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドが含まれる。触媒を使用する場合、この触媒は、任意の所望のまたは有効な量で存在させることができる。一実施形態では、塩化オキサリルの量に対して少なくとも０．１ｍｏｌ％、別の実施形態では少なくとも０．５ｍｏｌ％、別の実施形態では少なくとも１ｍｏｌ％、別の実施形態では少なくとも１０ｍｏｌ％、さらに別の実施形態では少なくとも２０ｍｏｌ％である。
【００３５】
アルカン酸および塩化オキサリルは、アルカン酸１ｍｏｌ当たりの塩化オキサリルが０．８ｍｏｌから３．０ｍｏｌ、または１．０ｍｏｌから２．０ｍｏｌ、または１．２ｍｏｌから１．５ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在する。
【００３６】
アルカン酸と塩化オキサリルとの間の反応の後、第１の反応生成物を回収する必要はなく；反応混合物は、反応を終了させるため、必要に応じて溶媒および塩基を添加すると共に、５−アミノ−ベンズイミダゾロンなどのアミノ−ベンズイミダゾロンと適切に混合することができる。あるいは、第１の反応生成物であるアルカン酸塩化物は、反応を終了させるために必要に応じて任意選択の溶媒および塩基を添加すると共に、５−アミノベンズイミダゾロンと混合する前に単離してもよい。第１の反応生成物および５−アミノ−ベンズイミダゾロンは、５−アミノベンズイミダゾロン１ｍｏｌ当たりの第１の反応生成物が０．８ｍｏｌから１．１ｍｏｌ、または１．０ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在することができる。
【００３７】
Ｎ−アルキル化５−ウレイドベンズイミダゾロンは、表１の項目５および表５の項目１に示されるように、任意の所望のまたは有効な方法によって、アルキルイソシアネート反応物から、従来の方法によって調製することができる。例えば、５−アミノベンズイミダゾロンは、任意選択で溶媒の存在下、適切な等ｍｏｌ量で式ＯＣＮ−Ｒ１の所望のアルキルイソシアネートと反応させることができる。その後、得られる生成物は、水で沈殿させ、その後洗浄し乾燥することによって、非常に高い純度で得られる。
【００３８】
アルキルイソシアネートおよび５−アミノベンズイミダゾロンは、一実施形態では、５−アミノベンズイミダゾロン１ｍｏｌ当たり第１の反応生成物が０．４ｍｏｌから１．４ｍｏｌ、または０．６ｍｏｌから１．２ｍｏｌ、または０．８ｍｏｌから１．０ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在させることができる。
【００３９】
表２の項目８に示されるようなＯ−アルキル化カルバメートまたはウレタンは、５−ヒドロキシベンズイミダゾロンとアルキルイソシアネートまたはポリイソシアネート、例えばオクタデシルイソシアネートまたはＣ−３６ダイマー酸（ＤＤＩ １４１０（商標）としてＨｅｎｋｅｌ Ｃｏｒｐ．から得られる）のジイソシアネート誘導体とを、例えばジラウリン酸ジブチルスズなどの触媒量のルイス酸触媒の存在下、穏やかに加熱しながら反応させることによって、容易に調製することができる。反応物５−ヒドロキシベンズイミダゾロンは、例えば、５−メトキシベンズイミダゾロンの脱メチル化を行う米国特許出願第２００５／０１７６７２６号などの文献で先に報告されまたは四酢酸鉛を用いたベンズイミダゾールの過剰酸化によるＡｕｓｔｒａｌｉａｎ Ｊ．Ｃｈｅｍ．、１９８６、３９（２）、２９５〜３０１に記載された、さまざまな方法によって、または、塩酸水溶液もしくは溶融尿素中での５−ヒドロキシ−１，２−フェニレンジアミンとホスゲンとの間の反応によって５−ヒドロキシベンズイミダゾロンが良好な収率で得られることについて述べているＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９５８、８０、１６５７〜１６６２および米国特許第４，１３８，５６８号に報告された方法によって、調製することができる。
【００４０】
アルキルイソシアネートおよび５−ヒドロキシベンズイミダゾロンは、５−ヒドロキシベンズイミダゾロン１ｍｏｌ当たりの第１の反応生成物が０．４ｍｏｌから１．４ｍｏｌ、または０．６ｍｏｌもしくは０．８ｍｏｌから１．０ｍｏｌもしくは１．２ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在させることができる。
【００４１】
表３〜４の項目１２〜１４に示されるような、ベンズイミダゾロン化合物の５位の置換アミノまたはアンモニウム基は、５−アミノベンズイミダゾロンと、１．０〜３．０ｍｏｌ当量の、アルキルハロゲン化物などの適切なアルキル化試薬、またはアルキルメタンスルホネート（一般にアルキルメシレートとして知られている）もしくはアルキルパラトルエンスルホネート（一般にアルキルトシレートとして知られている）もしくはアルキルトリフルオロメタンスルホネート（一般にアルキルトリフレートとして知られている）などであって対応する離脱基がメシレート、トシレート、もしくはトリフレートアニオンであるアルカンスルホネートもしくはアレーンスルホネート試薬の適切なアルキルエステル；または、アルキルアセテート、アルキルホルメート、およびアルキルプロピオネートなどであって置換される離脱基がアセテート、ホルメート、プロピオネートなどであるカルボン酸の適切なアルキルエステルとの間のアルキル置換反応（またはアルキル化反応）により、１ステップで生成することもできる。
【００４２】
アルキル化剤および５−アミノベンズイミダゾロンは、５−アミノベンズイミダゾロン１ｍｏｌ当たりの第１の反応生成物が０．４から１．４ｍｏｌ、または０．６から１．２ｍｏｌ、または０．８から１．０ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在させることができる。
【００４３】
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物の個別の分子の間、またはアルキル化ベンズイミダゾロン化合物とその他の化合物との間で生ずることができる、非共有化学結合のタイプは、例えば、ファンデルワールス力、イオンもしくは配位結合、Ｈ結合、および／または芳香族πスタッキンブ結合である。非共有結合は、大部分がＨ結合およびファンデルワールス力であるが、それぞれの分子の間の追加のまたは代替のタイプの非共有結合として、芳香族πスタッキンブ結合を含むことができる。
【００４４】
本明細書に記述されるアルキル化ＢＺＩ化合物からの有機ナノ構造は、例えば、所望のナノ構造を完全に成熟させるよう通常は加熱した後に引き続き冷却し寝かせることによって、溶解および自己組織化の範囲をもたらすのに十分な条件下、上式を有する自己組織化アルキル化ＢＺＩ誘導体と極性または無極性液体とを均質混合することによって調製することができる。化合物の混合は、室温から液体の沸点に及ぶ温度で実施してもよい。自己組織化アルキル化ＢＺＩ化合物は、透明溶液が形成されるように液体に完全に溶解することができ、または分散液が形成されるように一部のみ溶解することができる、粉末粒子の形で添加してもよい。あるいは、自己組織化アルキル化ＢＺＩ化合物は、極性および無極性の両方の液体を含めた適切な溶媒に溶解した溶液として添加してもよい。アルキル化ＢＺＩ化合物が溶解するこの液体は、この液体が添加される液体と同じであってもよく、または異なる液体であってもよい。さらに、アルキル化ＢＺＩ化合物の溶液が添加される液体は、アルキル化ＢＺＩ化合物にとって良好な溶媒でも不十分な溶媒でもよく、その結果、自己組織化ナノ構造が得られる。本発明のナノ構造組成物は、例えば、自己組織化アルキル化ＢＺＩ化合物を高温の液体に溶解しまたは分散させることによって、高温で形成してもよく、その後、得られた溶液をより低い温度に冷却し、それによって、適切な期間寝かせる間にナノ構造凝集体のコロイド溶液または分散液が形成される。
【００４５】
自己組織化アルキル化ＢＺＩ化合物は、組成物の液体に対して０．０５重量％から２０重量％、または０．０７５から１０％、または０．１から１．５から２．０％など、広い範囲で存在してもよい。ナノ構造を含有する組成物の性質は、添加されるアルキル化ＢＺＩ化合物の種類および量に応じて制御することができる。
【００４６】
本発明の方法により自己組織化ナノ構造を調製する場合、例えば、温度および圧力の周囲条件下で、アルキル化ＢＺＩの必要量を液体と混合しこれらの材料をブレンドする。
【００４７】
化合物は、撹拌、振盪、または混合物をホモジナイザに通し、または超音波にかけて均質組成物を生成するなど、任意の手段によって混合してもよい。ブレンドする方法とは無関係に、自己組織化ナノ構造は、アルキル化ＢＺＩ化合物を液体に溶かした溶液または分散液を得た結果として得られる。
【００４８】
本発明の開示の自己組織化ナノ構造の組成物は、一旦形成されると、液体の形または液体の蒸発後には固体の形に含有され得る。液体の組成は変化する可能性があり、透明なまたは混濁したコロイド溶液、不透明な分散液、沈降沈殿物、透明な粘性（超分子）ポリマー溶液、または濃厚なゲルからなる。ナノ構造の液体組成物の粘度は、薄くて注ぐことが可能なタイプから、材料を保持する形状（すなわち、ゲル）まで変化する。得られるナノ構造は、強固で、個々に分散され、または高度に粘着性がある可能性があり、さまざまな期間にわたる貯蔵で安定であり（アルキル化ＢＺＩ化合物、その濃度、液体、および貯蔵温度に依存する）、熱的に可逆的であり、せん断応力を減少させることができる。
【００４９】
本明細書に記述されるアルキル化ベンズイミダゾロン化合物から作製された自己組織化ナノ構造は、一般に、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物を、固体形態のナノ構造中に主として、大量に、実質的に、またはその全量として含む。すなわち、実施形態では、ナノ構造の固体部分（含まれる可能性がある任意の溶媒または液体担体を含まない）が、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物を含み、この化合物から本質的になり、またはこの化合物からなる。当然ながら、２種以上の異なるアルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、望み通りに含めることができる。したがって、ナノ構造は、立体安定剤などのその他の水素結合材料を含有せず、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物と顔料粒子との結合によって形成され得るナノ粒子に対応しない。
【００５０】
その他の実施形態では、ナノ構造は、１つ以上の添加剤を含んでもよく、ナノ構造の所望の性質を与えてもよい。例えば、添加剤は、硬さ、剛性、多孔度、または色などをナノ構造に与えることができる。そのような添加剤は、ナノ構造中のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物に水素結合しない。代わりに、添加剤は、ナノ構造に共有またはイオン結合することができ、または添加剤は、ナノ構造中に混合しまたは分散させることができる。
【００５１】
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物、およびこの化合物から作製された自己組織化構造は、広くさまざまな適用例で使用することができる。例えば、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、有機ゲルの形成中に有機ゲル化剤として使用することができ、次いで塗料、インク、コーティング、潤滑剤、接着剤、パーソナルケア製品、医薬品、および皮膚科用ゲルなど数多くの生成物の増粘剤として、またはある食品で使用してもよく、またはこの化合物は、組織工学、バイオミネラル化（テンプレートとして）、触媒、エネルギー伝達のためのゲル系の足場、および集光などで使用することができる。アルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、新規な水素結合液晶材料の形成で使用することもでき、この液晶材料は、本明細書に開示されたアルキル化ベンズイミダゾロン化合物そのものを、またはこの化合物を別の相補的なＨ結合分子もしくは相補的Ｈ結合側基を有するポリマーと組み合わせて含むことができるものである。
【００５２】
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物、およびこの化合物から作製された自己組織化構造は、従来のペンおよびマーカーで使用されるインクを含めた液体（水性または非水性）印刷インクビヒクル、液体インクジェットインク組成物、固体または相変化インク組成物、塗料、および自動車用コーティングなどのさまざまなインクおよびコーティング組成物中で、着色剤と組み合わせて使用することもできる。例えば、化合物は、融解温度が６０から１３０℃の固体および相変化インク、溶媒系の液体インク、またはＵＶ硬化性など放射線硬化性の液体インク、および水性インクも含めたさまざまなインクビヒクルに配合することができる。
【００５３】
インク組成物に加え、化合物は、その適用例に応じて、例えば塗料、樹脂およびプラスチック、レンズ、光学フィルタなどのさまざまなその他の適用例で着色剤と組み合わせて使用することができる。例として、化合物は、トナー粒子に形成されかつ任意選択で流動助剤や電荷制御剤、電荷増強剤、充填剤粒子、放射線硬化剤または粒子、および表面剥離剤などの内部または外部添加剤で処理されるその他の化合物と共に、ポリマー粒子および顔料粒子を含むトナー組成物に使用することができる。トナー組成物は、トナー樹脂粒子、顔料粒子、およびその他の着色剤、およびその他の任意選択の添加剤の押出し溶融ブレンドと、その後の機械的粉砕および分類を含めたいくつかの公知の方法によって調製することができる。その他の方法には、噴霧乾燥、溶融分散、押出し加工、分散重合、乳化／凝集／合一プロセス、および懸濁重合など、当技術分野で周知の方法が含まれる。トナー粒子は、現像剤組成物を形成するために担体粒子と混合することができる。トナーおよび現像剤組成物は、さまざまな電子写真印刷システムで使用することができる。
【実施例】
【００５４】
［実施例１］
５−（２’−デシルテトラデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）、表１）：
【化１４】
２−デシルテトラデカン酸（ＩＳＯＣＡＲＢ ２４、Ｓａｓｏｌ Ａｍｅｒｉｃａ、ＴＸ（テキサス州）から得られる。７．０９ｇ、０．０１９２ｍｏｌ）および乾燥テトラヒドロフラン（ＴＨＦ、１００ｍＬ）を、不活性雰囲気中で２５０ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（６．８ｍＬ、０．０７７９ｍｏｌ）を滴下し、その後、触媒量のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、０．３０μＬ、３．８７ｍｍｏｌ）を添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌した。次いで混合物をさらに９０分間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去することによって、粘性の薄黄色の油が得られる。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用した。
【００５５】
５−アミノベンズイミダゾロン（２．９３ｇ、１９．６ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（４ｍＬ、２８．７ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの丸底フラスコ中のＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）２０ｍＬに溶解する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（１５０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化２−デシルテトラデカノイルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水を添加し、混合物を酢酸エチル３００ｍＬ中に注ぎ、１回１００ｍＬの脱イオン水で３回洗浄する。次いで有機層を、白色スラリーが得られるまで、回転蒸発により濃縮する。固体を濾過によって収集し、冷酢酸エチルで洗浄することにより、５−（２’−デシルテトラデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロンが白色固体（７．１８ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００５６】
[実施例２]
５−（２’−デシルテトラデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）、表１）からのゲル形成：
この実施例は、本発明の実施例１からの化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）が、適切な有機溶媒中で、水素結合、ファンデルワールス相互作用、およびπ−πスタッキンブ相互作用を介して有機ゲルを形成することを実証する。
【００５７】
実施例１からの化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）および溶媒（１ｍＬ）を、１ドラムバイアルに添加し、混合物を超音波処理し、透明溶液が形成されるまで加熱する。次いで高温溶液を室温まで冷却し、少なくとも３０分間静置した後に、サンプルバイアルを反転させる。サンプルは流動しなかったので、目視によりゲルであると判断する。
【００５８】
さまざまな溶媒での化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）のゲル化能を、表７に列挙する。透明ゲルは、シクロヘキサンやデカリンなどの、環状、脂肪族の炭化水素溶媒中に形成され、一方、混濁ゲルは、１，２−ジクロロエタン、直鎖状炭化水素溶媒、例えばヘキサンやドデカンなどに形成される。ヘキサンおよびドデカンでは、ゲルが経時的に収縮することが観察され、その結果、液相の一部の部分相分離が生じた。
【００５９】
【表７】
【００６０】
［実施例３］
５−（２’−ヘキシルデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃２（ｍ＝７、ｎ＝５）、表１）：
【化１５】
２−ヘキシデカン酸（Ｊａｒｉｃ酸、ＪＡＲＣＨＥＭ、６．６１ｇ、０．０２５８ｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（９．０ｍＬ、０．１０３ｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、触媒量のＤＭＦ（０．３０ｍＬ、３．８７ｍｍｏｌ）を添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌する。次いで混合物をさらに９０分間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去することによって、沈殿物を含有する粘性の混合物が得られる。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用する。
【００６１】
５−アミノベンズイミダゾロン（３．８６ｇ、２５．８ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（５．４ｍＬ、３８．７ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの丸底フラスコ中のＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）２０ｍＬに溶解する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化２−ヘキシルデカノイルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水を添加し、混合物を酢酸エチル３００ｍＬ中に注ぎ、１回１００ｍＬの脱イオン水で３回洗浄する。次いで有機層を、白色スラリーが得られるまで、回転蒸発により濃縮する。固体を濾過によって収集し、冷酢酸エチルで洗浄することにより、５−（２’−ヘキシルデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロンが白色固体（６．３７ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００６２】
［実施例４］
５−イソステアリルアミド−２−ベンズイミダゾロン（表１中の化合物＃３）：
【化１６】
イソステアリン酸（日産化学、６．８３ｇ、２４．０ｍｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で２５０ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（９．０ｍＬ、０．１０３ｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、触媒量のＤＭＦ（０．３５０ｍＬ、４．５２ｍｍｏｌ）を添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌する。次いで混合物をさらに３時間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去することによって、いくらかの白色沈殿物を含有する粘性の薄黄色の油が得られる。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用した。
【００６３】
５−アミノベンズイミダゾロン（３．５８ｇ、２４．０ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（５ｍＬ、３５．９ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの丸底フラスコ中のＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）４０ｍＬに溶解する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化イソステアリルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水を添加し、ＴＨＦを回転蒸発によって除去する。次いで粗製残留物を酢酸エチル３００ｍＬに再溶解し、１回１００ｍｌの脱イオン水で３回洗浄する。次いで有機層を回転蒸発により濃縮することによって、５−イソステアリルアミド−２−ベンズイミダゾロンが薄いベージュ色の固体（１０．８ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００６４】
［実施例５］
５−イソステアリルＮアミド−２−ベンズイミダゾロン（表１中の化合物＃４）：
【化１７】
イソステアリン酸Ｎ（日産化学、１．３７ｇ、４．８２ｍｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（２０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で１００ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（０．８５０ｍＬ、９．７４ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、８滴のＤＭＦを添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌する。次いで混合物を２時間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去することによって、黄色の油が得られる。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用する。
【００６５】
５−アミノベンズイミダゾロン（０．７３０ｇ、４．８９ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（１ｍＬ、７．１７ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの丸底フラスコ中のＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）１０ｍＬに溶解する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（３０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化イソステアロイルＮの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水を添加し、ＴＨＦを回転蒸発によって除去する。次いで粗製残留物を酢酸エチル１００ｍＬに溶解し、１回５０ｍＬの脱イオン水で３回洗浄する。次いで有機層を回転蒸発により濃縮することによって、５−イソステアリン酸Ｎアミド−２−ベンズイミダゾロンが薄いベージュ色の固体（２．０４ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００６６】
［実施例６］
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物からのナノスケール寸法を有する自己組織化１Ｄ凝集物：
この実施例は、本発明のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物が、適切な有機溶媒中、水素結合、ファンデルワールス相互作用、およびπ−πスタッキンブ相互作用を通して、ナノスケールの自己組織化分子アセンブリのコロイド溶液を形成することを実証する。
【００６７】
表１からの化合物２、３、および５の１．０〜２．０ｍｇを、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、またはヘキサン１ｍＬに、超音波処理しながら溶解し、透明溶液が得られるまで熱線銃で加熱する。加熱後、溶液を、少なくとも３０分間にわたり室温に冷却する。ある場合には、固体は、加熱後に完全には溶解しない。その他の場合には、いくらかの沈殿物が、溶液を室温に冷却した後に形成される。電子顕微鏡法のサンプルは、各混合物１滴を、炭素コーティング付きＴＥＭグリッドに堆積することによって調製し、過剰な分は、ワットマンｎｏ．１濾紙を使用して慎重に吸い取り、空気乾燥させる。表４は、推定寸法を有する化合物１、２、４、および６に関してＳＥＭ画像で観察された、ナノスケール超分子凝集物についてまとめる。
【００６８】
【表８】
【００６９】
［実施例７］
５−ドデカンアミド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃１（ｎ＝１１）、表１）：
【化１８】
ラウリン酸（１．２８ｇ、６．３９ｍｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（２０ｍＬ）を不活性雰囲気中で１００ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（１．２ｍＬ、１３．８ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、触媒量のＤＭＦ（４滴）を添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌する。次いで混合物を９０分間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去し、真空乾燥する。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用した。
【００７０】
５−アミノベンズイミダゾロン（０．９５ｇ、６．３６ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（１．１ｍＬ、７．８９ｍｍｏｌ）、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ、５ｍＬ）、および乾燥ＴＨＦ（８ｍＬ）を、不活性雰囲気中で、１００ｍＬの丸底フラスコ内で混合する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（３０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化２−デシルテトラデカノイルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水（５０ｍＬ）を添加し、ＴＨＦを回転蒸発により除去することによって、水性スラリーが得られる。固体を真空濾過によって収集し、脱イオン水で洗浄した後、メタノール（６０ｍＬ）中に懸濁し、加熱還流した。次いで懸濁液を冷却し、固体を濾過し、新鮮なメタノールで洗浄することにより、５−ドデカンアミド−２−ベンズイミダゾロンが白色粉末（１．６３ｇ）として得られた。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００７１】
［実施例８］
ビス−［５，５−（９’，１０’−ジノニルオクタデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン］（化合物＃３、表５）：
【化１９】
９，１０−ジノニルオクタデカン酸（Ｐｒｉｐｏｌ １００６、３．４４ｇ、６．０７ｍｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で２５０ｍＬの丸底フラスコに添加し、０℃に冷却する。塩化オキサリル（３．２０ｍＬ、３６．７ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、ＤＭＦ（０．１４０ｍＬ、１．８１ｍｍｏｌ）を添加する。次いで混合物を、そのままゆっくりと室温に温め、３．５時間撹拌し、その後、溶媒を回転蒸発により除去し、真空乾燥することによって、薄黄色の油が得られる。このように得られた二酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用した。
【００７２】
５−アミノベンズイミダゾロン（１．９２ｇ、１２．８ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（２．５ｍＬ、１７８９ｍｍｏｌ）、および乾燥Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ、２０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で、１００ｍＬの丸底フラスコ内で混合する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）に溶解したステップＩからの二塩化９，１０−ジノニルオクタデカノイルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水（５０ｍＬ）をベージュ色の懸濁液に添加し、固体を真空濾過によって収集し、脱イオン水で洗浄することにより、ビス−［５，５−（９’，１０’−ジノニルオクタデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン］（化合物３、表５）がベージュ色の粉末（４．８７ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００７３】
［実施例９］
５−（ジドデシルアミノ）−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃７（ｎ＝１１）、表２）：
【化２０】
５−アミノベンズイミダゾロン（０．１３４８ｇ、０．９０４ｍｍｏｌ）、ヨウ化カリウム（０．１５１３ｇ、０．９１１ｍｍｏｌ）、および乾燥ＤＭＦ（２０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で、１００ｍＬの丸底フラスコ内で混合する。反応混合物を６０℃に加熱し、１−ブロモドデカン（０．４５ｍＬ、１．８８ｍｍｏｌ）を添加する。６０℃で３日経過した後、反応混合物を室温に冷却することにより、褐色の懸濁液が得られる。固体を濾過し、脱イオン水で洗浄し、真空乾燥することにより、５−（ジドデシルアミノ）−２−ベンズイミダゾロンが白色固体（０．３３４ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００７４】
［実施例１０］
５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃５、表１）：
【化２１】
５−アミノベンズイミダゾロン（０．６８ｇ、４．６ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、１００ｍＬの丸底フラスコ内で乾燥ＤＭＦ（２０ｍＬ）に溶解する。次いで撹拌しながら、溶液を０℃に冷却し、その後、オクタデシルイソシアネート（４．９ｍｍｏｌ）を乾燥ＤＭＦ（１０ｍＬ）に溶かした０．４２Ｍ溶液を滴下した結果、白色の懸濁液が得られる。混合物をそのままゆっくりと室温に温め、６７時間撹拌した後、固体を濾過し、メタノールで洗浄し、真空乾燥することによって、５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロンが灰色がかった白色粉末（１．９４ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈ ＮＭＲ分光法によって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００７５】
［実施例１１］
１−ヘキサノール中の実施例１０の５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃５、表１）から得た自己組織化ナノファイバ：
５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃５、表１、１．３ｍｇ、３．０１μｍｏｌ）を、透明溶液が得られるまで熱線銃を使用して加熱しながら１−ヘキサノール（１ｍＬ）に溶解する。室温まで冷却すると、沈殿物が形成され、この沈殿物が最終的には沈降する。沈降した固体を撹拌（振盪）しながら再分散させ、液滴を炭素フィルムコーティングしたＴＥＭグリッド上に堆積し、過剰な液体を、濾紙を使用して慎重に吸い取り、サンプルを空気乾燥させる。堆積した固体のＳＥＭ画像は、大きなナノファイバ凝集物を示し、その幅は７５〜４００ｎｍに及び、長さは５０〜１０μｍに及ぶものである。
【００７６】
［実施例１２］
ＤＭＳＯ中の実施例１０の５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃５、表１）から得られた自己組織化ナノ構造：
実施例３の５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン１．２ｍｇ（３．０１μｍｏｌ）を、透明溶液が得られるまで、熱線銃で加熱しながら１ｍＬのＤＭＳＯに溶解する。室温まで冷却すると、沈殿物が形成され、この沈殿物が最終的には沈降する。沈降した固体を撹拌（振盪）しながら再分散させ、液滴を炭素フィルムコーティングしたＴＥＭグリッド上に堆積し、過剰な液体を、濾紙を使用して慎重に吸い取り、サンプルを空気乾燥させる。堆積した固体のＳＥＭ画像は、直径が５〜５０μｍに及ぶ擬似球状、花形粒子を示した。より高い倍率で撮影された画像は、層状および棒状のナノフィーチャを明瞭に示す。層状の重なりは、その厚さが１０〜５０ｎｍであり、一方、棒状のフィーチャは、その幅が約５０ｎｍである。
【００７７】
［実施例１３］
水中のアセトアセチル−５−アミノベンズイミダゾロンから得られた自己組織化ナノファイバ：
この実施例は、市販の５−アセトアセチル化５−アミノベンズイミダゾロン誘導体からナノファイバを生成するための手順について記述する。
【００７８】
アセトアセチル−５−アミノベンズイミダゾロン（ＴＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ、４８．９μｍｏｌ）１１．４ｍｇを、０．１Ｍ ＮａＯＨ水溶液０．９２ｍＬに溶解する。次いで濃縮氷酢酸１０μＬを添加し、濃い白色の沈殿物が形成される。次いで懸濁液を、脱イオン水９ｍＬで希釈し、超音波浴内で短時間超音波処理する。液滴を、炭素フィルムコーティングされたＴＥＭグリッド上に堆積し、過剰な液体を、濾紙を使用して慎重に吸い取り、サンプルを空気乾燥させる。サンプルのＳＴＥＭ分析は、９〜１５ｎｍの間の均一な幅と７５〜３５０ｎｍに及ぶ長さを有するナノファイバ凝集物を、明瞭に示した。
【技術分野】
【０００１】
本発明の開示は、一般に、明確にされたナノ構造へと可逆的に自己組織化することができる、水素結合（Ｈ結合）官能基を有する両親媒性有機化合物と、これら自己組織化ナノ構造を形成する方法とを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
２００９年３月１６日出願の米国特許出願第１２／４０５，０７９号および２００８年３月７日出願の第１２／０４４，６１３号には、ベンズイミダゾロン顔料、およびこのベンズイミダゾロン顔料に非共有的に会合された立体的に嵩高い安定剤化合物を含む、ナノスケール顔料粒子組成物であって、この安定剤の存在によって粒子の成長および凝集の程度が制限され、その結果ナノスケール顔料粒子が得られる組成物が開示されている。
【０００３】
材料科学における最近の技術傾向は、ナノテクノロジーによって可能になる成分および材料の使用により、高い（時にはブレークスルーでもある）性能が示されることに起因したより多くの魅力を得ることを示している。機能性ナノ材料は、それらのバルク対応物の場合とは異なった、多くの独自のかつしばしば調整可能な物理的および化学的性質を示す。「トップダウン」または「ボトムアップ」の製作戦略を含め、明確な形状および寸法を有するナノ材料の製作に対し、最近開発が行われている。「トップダウン」の手法では、より大きな構造を、所望の寸法を有する所望の形状へと小さく切断する（例えば、ナノリソグラフィ）。「ボトムアップ」戦略では、より小さな構成単位から所望の形状および寸法を有する構造へと成長させる（例えば、自己組織化）。後者は、さらにより効率的でありかつコスト集約的およびエネルギー集約的製作プロセスの必要性が回避されるので、好ましい手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，１６０，３８０号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／１３２４４３号パンフレット
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／００６３８７３号明細書
【特許文献４】国際公開第２００６／００５５３６号パンフレット
【特許文献５】米国特許第５，６７９，１３８号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００７／００１２２２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分子の自己組織化は、ナノ構造化材料に到達する実用的な「ボトムアップ」手法である。この手法では、自己相補的分子が、秩序ある手法で凝集するために、特定のサイズ、形状、および少なくとも１個の官能基を有する「構成単位」として設計される。得られた集合体は、その集合体のより小さな構成サブ単位とは完全に異なる性質をしばしば有する。しかし、この手法の課題は、最終の所望のサイズおよび形状を実現することができるように、制御された手法で有用なナノ構造へと組織化することができる適切な分子サブ単位を設計することである。その結果、水素結合分子構成単位のモジュール式使用は、例えば接着剤や自己治癒コーティングなどの高機能材料を開発するのに有用な性質を有する、新規なナノスケール超分子構造、非共有ポリマー、有機ゲル化剤、および液晶を設計するための鍵である。
【０００６】
ベンズイミダゾロン（ＢＺＩ）官能基を含有する環式尿素化合物は、テープまたはリボンに似た固体状態で、水素結合（Ｈ結合）ダイマー構造へと自己組織化することができる。これらのテープ様構造は、ベンズイミダゾロン上に存在する官能置換基のタイプおよび位置に応じて、サイズおよび形態を変えることができる。
【０００７】
しかし、新しく改善された、ナノテクノロジーにより可能になった成分および材料、特に、「ボトムアップ」製作戦略によって容易に自己組織化して明確なナノ構造および潜在的な高次網状構造を生成することができる自己相補的官能基を有するものであって、機能性材料の開発で有用でありかつ望ましい性質にすることができるものが、依然として求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施の形態では、 下式のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物であって：
【化１】
上式で：
Ｒ１からＲ４の少なくとも１つはＸ−Ｒｃであり、Ｒ１からＲ４の残りは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換有機基を表し；
Ｘは、連結基を表し；
Ｒｃは、置換または非置換アルキル基を表し；
ＲａおよびＲｂのそれぞれは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つはＨを表し；
但し、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４がすべてＨを表し、かつＲ２がＸ−Ｒｃを表し、ここで、Ｘが−ＮＨ−を表す場合、Ｒｃは、アセトアセチル基以外の基を表す化合物である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】化合物２（ｍ＝１１、ｎ＝９、表１）をトルエンに溶かしたもの（２ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノスケール１Ｄ構造のＳＥＭを示す図である。
【図２】化合物２（ｍ＝１１、ｎ＝９、表１）をトルエンに溶かしたもの（２ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノスケール１Ｄ構造のＳＥＭを示す図である。
【図３】化合物２（ｍ＝７、ｎ＝５、表１）をクロロホルムに溶かしたもの（１ｍｇ／ｍＬ）から形成された、２Ｄナノスケールファイバ網状構造のＳＥＭを示す図である。
【図４】表１の化合物３をヘキサンに溶かしたもの（１．１ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノスケールファイバ（部分２Ｄ網状構造）のＳＥＭを示す図である。
【図５】化合物３、表１をトルエンに溶かしたもの（１．３ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノスケールファイバの凝集体のＳＥＭを示す図である。
【図６】表１の化合物３をトルエンに溶かしたもの（１．３ｍｇ／ｍＬ）から形成された、微細なナノスケール１Ｄ凝集体のＳＥＭを示す図である。
【図７】表１の化合物５を１−ヘキサノールに溶かしたもの（１．３ｍｇ／ｍＬ）から形成された、ナノファイバのＳＥＭを示す図である。
【図８】表１の化合物５をジメチルスルホキシドに溶かしたもの（１．２ｍｇ／ｍＬ）から形成された、自己組織化ナノ構造のＳＥＭを示す図である。
【図９】５−アセトアセチル−２−アミノベンズイミダゾールを水に溶かしたものから形成された、ナノスケールファイバのＳＥＭを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
「ナノ構造」は、最小寸法などの少なくとも１つの寸法において、１もしくは１０もしくは２０から１００もしくは２００もしくは５００ｎｍに及ぶサイズ、例えば１０から３００ｎｍなどのサイズを有し、かつ望ましくはサイズが５０００ｎｍ未満、例えばサイズが２０００ｎｍ未満、またはサイズが１０００ナノメートル未満の最大寸法を有する、物理的構造（例えば、粒子など）を指す。
【００１１】
「１Ｄ構造」は、高さまたは幅（または直径）よりも著しく大きい長さを有する構造を指す。アスペクト比（長さ／幅）は、少なくとも５、または少なくとも１０、例えば１００〜５００などにすることができる。したがって、これらの１Ｄ構造は、ストリング（導電性である場合には、ワイヤと呼ぶことができる）またはテープなどの形をとることができる。
【００１２】
「２Ｄ構造」は、サイズが同等な長さおよび幅を有するが深さがない（または無視できる深さ）、平らで平坦な構造を指す。アスペクト比は、最大で５であり、例えば２または１である。「２Ｄ構造」は、多孔質または非多孔質のシート構造（例えば、フィルムまたはウェーハ）であってもよい。
【００１３】
「３Ｄ構造」は、相対的なサイズが同等でありかなりのものである、長さ、幅、および高さの寸法を有する構造を指す。「３Ｄ構造」は、より小さい（より基本的な）ナノ構造、すなわち１Ｄ構造の、高次配置構成を指す。３Ｄ構造は、ゲル網状構造のような多孔質網状構造、または液晶などのさらにより高次のそれほど多孔質ではない網状構造を含んでもよい。
【００１４】
「ナノフィブリル」は、望ましくは１００ｎｍ未満のサイズ、例えば５０ｎｍ未満のサイズ、または２０ｎｍ未満のサイズなどの直径を有する、細長いフィラメントまたはファイバに似た１Ｄ構造を指す。ナノフィブリルの長さは、２０ｎｍから５０００ｎｍまでまたはそれ以上に及ぶことができる。
【００１５】
「ナノファイバ」は、望ましくは２００ｎｍ未満のサイズ、または１００ｎｍ未満、または５０ｎｍ未満のサイズの直径を有する太いフィラメントまたはファイバに似た１Ｄ構造を指す。「ナノファイバ」は、単一構造要素からなるものであってもよく、またはより小さい「ナノフィブリル」の束など複数の構造要素からなるものであってもよい。
【００１６】
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、単独でまたは他の材料と組み合わせて、より大きな構造へと自己組織化する機能を有する。例えば、化合物は、２００９年３月１６日出願の米国特許出願第１２／４０５，０７９号に開示されるように、着色剤分子と自己組織化してナノスケール顔料粒子組成物を形成するのに使用することができる。したがってアルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、大部分がナノスケール粒子であるものが生成されるように、一次粒子の凝集および成長の程度を制限することができる。
【００１７】
一般に、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、化合物の機能によって凝集構造の粒度を調節できるようにするために、十分な立体的な嵩をもたらす炭化水素部分を有する。実施形態における炭化水素部分は、大部分が脂肪族であるが、その他の実施形態では、芳香族基を組み込むこともでき、一般に少なくとも６個、例えば少なくとも１２個または少なくとも１６個の炭素、および１００個以下の炭素を含有する。炭化水素部分は、直鎖状、環状、または分枝状にすることができ、実施形態では分枝状であることが望ましく、シクロアルキル環や芳香環などの環状部分を含有してもしなくてもよい。脂肪族分枝は長く、少なくとも２個の炭素が各分枝にあり、例えば少なくとも６個の炭素が各分枝にあり、かつ１００個以下の炭素が各分枝にある。
【００１８】
「立体的な嵩」という用語は、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物が非共有的に会合するようになる可能性があるその他の化合物のサイズとの比較に基づいた、相対的用語である。「立体的な嵩」は、水素結合に関与する化合物の炭化水素部分が、他の化学物質の接近または会合を効果的に防止する三次元空間容積を占有するときの状況を指す。例として、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物上の以下の炭化水素部分は、化合物が自己組織化および凝集の程度を制限できるようにかつ主にナノスケール構造を生成するように適切な「立体的な嵩」を有する。
【００１９】
【化２】
および
【化３】
【００２０】
適切なアルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、両親媒性であることが望ましく；標的分子とのＨ結合に利用可能なヘテロ原子を有する親水性または極性官能基、ならびに少なくとも６個の炭素および１００個以下の炭素を有しかつ大部分が脂肪族（直鎖状、分枝状、または環状）基であるがいくつかのエチレン系不飽和基および／またはアリール基を含むことができる無極性または疎水性の立体的に嵩高い基を保持する。
【００２１】
適切なアルキル化ベンズイミダゾロン化合物の代表例は、以下の一般式の化合物を含む（しかし、これらに限定されない）。
【００２２】
【化４】
（式中、ＲａおよびＲｂは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも１個はＸ−Ｒｃであり、ここで、Ｘは連結基を表し、Ｒｃは置換または非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１個はＨを表す）。Ｘ−Ｒｃではない残りの基Ｒ１〜Ｒ４は、同じであっても異なっていてもよく、特には限定されず、Ｈまたは置換もしくは非置換有機基を表すことができ、例えばＨ、置換もしくは非置換アルキル基、置換もしくは非置換アリール基、置換もしくは非置換アリール−アルキル基、または置換もしくは非置換アルキル−アリール基などを表すことができ、ここで、置換基は、例えば炭化水素基、置換炭化水素基、ヘテロ原子、またはハロゲンなどにすることができる。一実施形態では、少なくともＲ２はＸ−Ｒｃを表す。別の実施形態では、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４はすべてＨを表し、かつＲ２はＸ−Ｒｃを表し、ここで、Ｘが−ＮＨ−を表す場合、Ｒｃは、アセトアセチル基などのアシルアセト基以外の基などの置換または非置換アルキル基を表す。
【００２３】
連結基Ｘは、置換または非置換アルキル基Ｒｃをベンズイミダゾロン部分に接続する任意の適切な官能基にすることができる。適切な連結基の例には、−Ｏ−、−ＮＨ−、−Ｓ−、アミド基（−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−）、および（−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−）、アミン基（−ＮＨ−）、尿素基（−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−）、カルバメートまたはウレタン基（−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−）および（Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ−）、カーボネート基、およびエステル基（−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−）または（−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−）が含まれる。
【００２４】
基Ｒａ、Ｒｂ、および／またはＲｃは、化合物が構造的に凝集したときに立体的に嵩高い層をもたらすことができ、それによって、制御されない凝集および粒子成長をもたらすその他の粒子または分子の接近を防止しまたは制限する、任意の適切なアルキル基にすることができる。立体的に嵩高いアルキル基の特定の例には、１から１００個、例えば１から５０個または６から３０個などの炭素原子の直鎖状または分枝状アルキル基であって、一般式で示されるような大きな直鎖状、分枝状、および／または環状脂肪族基を含むもの：
【化５】
,
【化６】
,
【化７】
,
【化８】
および
【化９】
;
と、１から５０個、例えば１から４０個または６から３０個などの炭素原子の置換直鎖状または分枝状アルキル基であって、式−ＣＯ−（ＣＨ２）ｎ−ＣＨ３を有し、ここで、ｎは０から３０であるものなども含まれる。その他の有用なＲｃ基には、より高い分枝度を有する脂肪族炭化水素、環状炭化水素、さらに、Ｏ、Ｓ、Ｎなどのヘテロ原子を含有するより極性の高い基であって、オリゴ−またはポリ−［エチレングリコール］などの直鎖状または分枝状アルキレンオキシ鎖を含んだものを含めてもよい。基Ｒｃは、一般式に示されるように、２個以上のベンズイミダゾロン基を架橋する２官能性部分にすることもでき、
【化１０】
（式中、適切な２官能性基Ｒｃの例には、−（ＣＨ２）ｎ；−Ｘ−（ＣＨ２）ｎＸ；−［（ＸＣＨ２ＣＨ２）ｎ］Ｘ−；−［（Ｃ＝Ｏ）−（ＣＨ２）ｎ−（Ｃ＝Ｏ）］−；−Ｘ−［（Ｃ＝Ｏ）−（ＣＨ２）ｎ−（Ｃ＝Ｏ）］−Ｘ−；−Ｘ−［（Ｃ＝Ｏ）−Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−Ｘ−（Ｃ＝Ｏ）］−Ｘ−；−［（Ｃ＝Ｏ）−Ｘ−（ＣＨ２）ｎ−Ｘ−（Ｃ＝Ｏ）］−が含まれ、ここで、ＸはＯ、Ｓ、またはＮＨと定義され、整数ｎは１から５０である）；下式などの大きな分枝状アルキル化官能基にすることもできる。
【００２５】
【化１１】
,
【化１２】
および
【化１３】
（上式で、Ｘ、Ｘ１、およびＸ２は、Ｏ、Ｓ、またはＮＨと定義され、Ｘ１およびＸ２は同じでも異なっていてもよい）。
【００２６】
したがって、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物の特定の例には、下記の表１から表６に示されるものが含まれるが、これらに限定するものではない。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】
【表５】
【００３２】
【表６】
【００３３】
当業者に周知のアミンやアルコールなどの求核試薬と反応させるためにアルカン酸を活性化する多くの方法がある。ある方法では、当業者にとって任意の所望のまたは有効な方法を使用して、アルカン酸を、対応するアルカン酸塩化物に変換する。例えば、アルカン酸塩化物は、典型的には溶媒の存在下、および任意選択で触媒の存在下、塩素化試薬との反応によって、対応するアルカン酸前駆体から調製してもよい。適切な塩素化試薬には、塩化オキサリル、塩化チオニル、三塩化リン、または五塩化リン含めることができるが、これらに限定するものではない。その他の試薬は、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、およびベンゾトリアゾールを含むがこれらの限定されないアミノとの反応のため、カルボン酸を活性化するのに使用してもよい。
【００３４】
より具体的には、アルカン酸は、適切な溶媒中、０から５℃で、任意選択の触媒の存在下、塩化オキサリルと反応させることができる。触媒の例には、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドが含まれる。触媒を使用する場合、この触媒は、任意の所望のまたは有効な量で存在させることができる。一実施形態では、塩化オキサリルの量に対して少なくとも０．１ｍｏｌ％、別の実施形態では少なくとも０．５ｍｏｌ％、別の実施形態では少なくとも１ｍｏｌ％、別の実施形態では少なくとも１０ｍｏｌ％、さらに別の実施形態では少なくとも２０ｍｏｌ％である。
【００３５】
アルカン酸および塩化オキサリルは、アルカン酸１ｍｏｌ当たりの塩化オキサリルが０．８ｍｏｌから３．０ｍｏｌ、または１．０ｍｏｌから２．０ｍｏｌ、または１．２ｍｏｌから１．５ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在する。
【００３６】
アルカン酸と塩化オキサリルとの間の反応の後、第１の反応生成物を回収する必要はなく；反応混合物は、反応を終了させるため、必要に応じて溶媒および塩基を添加すると共に、５−アミノ−ベンズイミダゾロンなどのアミノ−ベンズイミダゾロンと適切に混合することができる。あるいは、第１の反応生成物であるアルカン酸塩化物は、反応を終了させるために必要に応じて任意選択の溶媒および塩基を添加すると共に、５−アミノベンズイミダゾロンと混合する前に単離してもよい。第１の反応生成物および５−アミノ−ベンズイミダゾロンは、５−アミノベンズイミダゾロン１ｍｏｌ当たりの第１の反応生成物が０．８ｍｏｌから１．１ｍｏｌ、または１．０ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在することができる。
【００３７】
Ｎ−アルキル化５−ウレイドベンズイミダゾロンは、表１の項目５および表５の項目１に示されるように、任意の所望のまたは有効な方法によって、アルキルイソシアネート反応物から、従来の方法によって調製することができる。例えば、５−アミノベンズイミダゾロンは、任意選択で溶媒の存在下、適切な等ｍｏｌ量で式ＯＣＮ−Ｒ１の所望のアルキルイソシアネートと反応させることができる。その後、得られる生成物は、水で沈殿させ、その後洗浄し乾燥することによって、非常に高い純度で得られる。
【００３８】
アルキルイソシアネートおよび５−アミノベンズイミダゾロンは、一実施形態では、５−アミノベンズイミダゾロン１ｍｏｌ当たり第１の反応生成物が０．４ｍｏｌから１．４ｍｏｌ、または０．６ｍｏｌから１．２ｍｏｌ、または０．８ｍｏｌから１．０ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在させることができる。
【００３９】
表２の項目８に示されるようなＯ−アルキル化カルバメートまたはウレタンは、５−ヒドロキシベンズイミダゾロンとアルキルイソシアネートまたはポリイソシアネート、例えばオクタデシルイソシアネートまたはＣ−３６ダイマー酸（ＤＤＩ １４１０（商標）としてＨｅｎｋｅｌ Ｃｏｒｐ．から得られる）のジイソシアネート誘導体とを、例えばジラウリン酸ジブチルスズなどの触媒量のルイス酸触媒の存在下、穏やかに加熱しながら反応させることによって、容易に調製することができる。反応物５−ヒドロキシベンズイミダゾロンは、例えば、５−メトキシベンズイミダゾロンの脱メチル化を行う米国特許出願第２００５／０１７６７２６号などの文献で先に報告されまたは四酢酸鉛を用いたベンズイミダゾールの過剰酸化によるＡｕｓｔｒａｌｉａｎ Ｊ．Ｃｈｅｍ．、１９８６、３９（２）、２９５〜３０１に記載された、さまざまな方法によって、または、塩酸水溶液もしくは溶融尿素中での５−ヒドロキシ−１，２−フェニレンジアミンとホスゲンとの間の反応によって５−ヒドロキシベンズイミダゾロンが良好な収率で得られることについて述べているＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９５８、８０、１６５７〜１６６２および米国特許第４，１３８，５６８号に報告された方法によって、調製することができる。
【００４０】
アルキルイソシアネートおよび５−ヒドロキシベンズイミダゾロンは、５−ヒドロキシベンズイミダゾロン１ｍｏｌ当たりの第１の反応生成物が０．４ｍｏｌから１．４ｍｏｌ、または０．６ｍｏｌもしくは０．８ｍｏｌから１．０ｍｏｌもしくは１．２ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在させることができる。
【００４１】
表３〜４の項目１２〜１４に示されるような、ベンズイミダゾロン化合物の５位の置換アミノまたはアンモニウム基は、５−アミノベンズイミダゾロンと、１．０〜３．０ｍｏｌ当量の、アルキルハロゲン化物などの適切なアルキル化試薬、またはアルキルメタンスルホネート（一般にアルキルメシレートとして知られている）もしくはアルキルパラトルエンスルホネート（一般にアルキルトシレートとして知られている）もしくはアルキルトリフルオロメタンスルホネート（一般にアルキルトリフレートとして知られている）などであって対応する離脱基がメシレート、トシレート、もしくはトリフレートアニオンであるアルカンスルホネートもしくはアレーンスルホネート試薬の適切なアルキルエステル；または、アルキルアセテート、アルキルホルメート、およびアルキルプロピオネートなどであって置換される離脱基がアセテート、ホルメート、プロピオネートなどであるカルボン酸の適切なアルキルエステルとの間のアルキル置換反応（またはアルキル化反応）により、１ステップで生成することもできる。
【００４２】
アルキル化剤および５−アミノベンズイミダゾロンは、５−アミノベンズイミダゾロン１ｍｏｌ当たりの第１の反応生成物が０．４から１．４ｍｏｌ、または０．６から１．２ｍｏｌ、または０．８から１．０ｍｏｌなど、任意の所望のまたは有効な相対量で存在させることができる。
【００４３】
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物の個別の分子の間、またはアルキル化ベンズイミダゾロン化合物とその他の化合物との間で生ずることができる、非共有化学結合のタイプは、例えば、ファンデルワールス力、イオンもしくは配位結合、Ｈ結合、および／または芳香族πスタッキンブ結合である。非共有結合は、大部分がＨ結合およびファンデルワールス力であるが、それぞれの分子の間の追加のまたは代替のタイプの非共有結合として、芳香族πスタッキンブ結合を含むことができる。
【００４４】
本明細書に記述されるアルキル化ＢＺＩ化合物からの有機ナノ構造は、例えば、所望のナノ構造を完全に成熟させるよう通常は加熱した後に引き続き冷却し寝かせることによって、溶解および自己組織化の範囲をもたらすのに十分な条件下、上式を有する自己組織化アルキル化ＢＺＩ誘導体と極性または無極性液体とを均質混合することによって調製することができる。化合物の混合は、室温から液体の沸点に及ぶ温度で実施してもよい。自己組織化アルキル化ＢＺＩ化合物は、透明溶液が形成されるように液体に完全に溶解することができ、または分散液が形成されるように一部のみ溶解することができる、粉末粒子の形で添加してもよい。あるいは、自己組織化アルキル化ＢＺＩ化合物は、極性および無極性の両方の液体を含めた適切な溶媒に溶解した溶液として添加してもよい。アルキル化ＢＺＩ化合物が溶解するこの液体は、この液体が添加される液体と同じであってもよく、または異なる液体であってもよい。さらに、アルキル化ＢＺＩ化合物の溶液が添加される液体は、アルキル化ＢＺＩ化合物にとって良好な溶媒でも不十分な溶媒でもよく、その結果、自己組織化ナノ構造が得られる。本発明のナノ構造組成物は、例えば、自己組織化アルキル化ＢＺＩ化合物を高温の液体に溶解しまたは分散させることによって、高温で形成してもよく、その後、得られた溶液をより低い温度に冷却し、それによって、適切な期間寝かせる間にナノ構造凝集体のコロイド溶液または分散液が形成される。
【００４５】
自己組織化アルキル化ＢＺＩ化合物は、組成物の液体に対して０．０５重量％から２０重量％、または０．０７５から１０％、または０．１から１．５から２．０％など、広い範囲で存在してもよい。ナノ構造を含有する組成物の性質は、添加されるアルキル化ＢＺＩ化合物の種類および量に応じて制御することができる。
【００４６】
本発明の方法により自己組織化ナノ構造を調製する場合、例えば、温度および圧力の周囲条件下で、アルキル化ＢＺＩの必要量を液体と混合しこれらの材料をブレンドする。
【００４７】
化合物は、撹拌、振盪、または混合物をホモジナイザに通し、または超音波にかけて均質組成物を生成するなど、任意の手段によって混合してもよい。ブレンドする方法とは無関係に、自己組織化ナノ構造は、アルキル化ＢＺＩ化合物を液体に溶かした溶液または分散液を得た結果として得られる。
【００４８】
本発明の開示の自己組織化ナノ構造の組成物は、一旦形成されると、液体の形または液体の蒸発後には固体の形に含有され得る。液体の組成は変化する可能性があり、透明なまたは混濁したコロイド溶液、不透明な分散液、沈降沈殿物、透明な粘性（超分子）ポリマー溶液、または濃厚なゲルからなる。ナノ構造の液体組成物の粘度は、薄くて注ぐことが可能なタイプから、材料を保持する形状（すなわち、ゲル）まで変化する。得られるナノ構造は、強固で、個々に分散され、または高度に粘着性がある可能性があり、さまざまな期間にわたる貯蔵で安定であり（アルキル化ＢＺＩ化合物、その濃度、液体、および貯蔵温度に依存する）、熱的に可逆的であり、せん断応力を減少させることができる。
【００４９】
本明細書に記述されるアルキル化ベンズイミダゾロン化合物から作製された自己組織化ナノ構造は、一般に、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物を、固体形態のナノ構造中に主として、大量に、実質的に、またはその全量として含む。すなわち、実施形態では、ナノ構造の固体部分（含まれる可能性がある任意の溶媒または液体担体を含まない）が、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物を含み、この化合物から本質的になり、またはこの化合物からなる。当然ながら、２種以上の異なるアルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、望み通りに含めることができる。したがって、ナノ構造は、立体安定剤などのその他の水素結合材料を含有せず、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物と顔料粒子との結合によって形成され得るナノ粒子に対応しない。
【００５０】
その他の実施形態では、ナノ構造は、１つ以上の添加剤を含んでもよく、ナノ構造の所望の性質を与えてもよい。例えば、添加剤は、硬さ、剛性、多孔度、または色などをナノ構造に与えることができる。そのような添加剤は、ナノ構造中のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物に水素結合しない。代わりに、添加剤は、ナノ構造に共有またはイオン結合することができ、または添加剤は、ナノ構造中に混合しまたは分散させることができる。
【００５１】
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物、およびこの化合物から作製された自己組織化構造は、広くさまざまな適用例で使用することができる。例えば、アルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、有機ゲルの形成中に有機ゲル化剤として使用することができ、次いで塗料、インク、コーティング、潤滑剤、接着剤、パーソナルケア製品、医薬品、および皮膚科用ゲルなど数多くの生成物の増粘剤として、またはある食品で使用してもよく、またはこの化合物は、組織工学、バイオミネラル化（テンプレートとして）、触媒、エネルギー伝達のためのゲル系の足場、および集光などで使用することができる。アルキル化ベンズイミダゾロン化合物は、新規な水素結合液晶材料の形成で使用することもでき、この液晶材料は、本明細書に開示されたアルキル化ベンズイミダゾロン化合物そのものを、またはこの化合物を別の相補的なＨ結合分子もしくは相補的Ｈ結合側基を有するポリマーと組み合わせて含むことができるものである。
【００５２】
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物、およびこの化合物から作製された自己組織化構造は、従来のペンおよびマーカーで使用されるインクを含めた液体（水性または非水性）印刷インクビヒクル、液体インクジェットインク組成物、固体または相変化インク組成物、塗料、および自動車用コーティングなどのさまざまなインクおよびコーティング組成物中で、着色剤と組み合わせて使用することもできる。例えば、化合物は、融解温度が６０から１３０℃の固体および相変化インク、溶媒系の液体インク、またはＵＶ硬化性など放射線硬化性の液体インク、および水性インクも含めたさまざまなインクビヒクルに配合することができる。
【００５３】
インク組成物に加え、化合物は、その適用例に応じて、例えば塗料、樹脂およびプラスチック、レンズ、光学フィルタなどのさまざまなその他の適用例で着色剤と組み合わせて使用することができる。例として、化合物は、トナー粒子に形成されかつ任意選択で流動助剤や電荷制御剤、電荷増強剤、充填剤粒子、放射線硬化剤または粒子、および表面剥離剤などの内部または外部添加剤で処理されるその他の化合物と共に、ポリマー粒子および顔料粒子を含むトナー組成物に使用することができる。トナー組成物は、トナー樹脂粒子、顔料粒子、およびその他の着色剤、およびその他の任意選択の添加剤の押出し溶融ブレンドと、その後の機械的粉砕および分類を含めたいくつかの公知の方法によって調製することができる。その他の方法には、噴霧乾燥、溶融分散、押出し加工、分散重合、乳化／凝集／合一プロセス、および懸濁重合など、当技術分野で周知の方法が含まれる。トナー粒子は、現像剤組成物を形成するために担体粒子と混合することができる。トナーおよび現像剤組成物は、さまざまな電子写真印刷システムで使用することができる。
【実施例】
【００５４】
［実施例１］
５−（２’−デシルテトラデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）、表１）：
【化１４】
２−デシルテトラデカン酸（ＩＳＯＣＡＲＢ ２４、Ｓａｓｏｌ Ａｍｅｒｉｃａ、ＴＸ（テキサス州）から得られる。７．０９ｇ、０．０１９２ｍｏｌ）および乾燥テトラヒドロフラン（ＴＨＦ、１００ｍＬ）を、不活性雰囲気中で２５０ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（６．８ｍＬ、０．０７７９ｍｏｌ）を滴下し、その後、触媒量のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、０．３０μＬ、３．８７ｍｍｏｌ）を添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌した。次いで混合物をさらに９０分間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去することによって、粘性の薄黄色の油が得られる。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用した。
【００５５】
５−アミノベンズイミダゾロン（２．９３ｇ、１９．６ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（４ｍＬ、２８．７ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの丸底フラスコ中のＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）２０ｍＬに溶解する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（１５０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化２−デシルテトラデカノイルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水を添加し、混合物を酢酸エチル３００ｍＬ中に注ぎ、１回１００ｍＬの脱イオン水で３回洗浄する。次いで有機層を、白色スラリーが得られるまで、回転蒸発により濃縮する。固体を濾過によって収集し、冷酢酸エチルで洗浄することにより、５−（２’−デシルテトラデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロンが白色固体（７．１８ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００５６】
[実施例２]
５−（２’−デシルテトラデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）、表１）からのゲル形成：
この実施例は、本発明の実施例１からの化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）が、適切な有機溶媒中で、水素結合、ファンデルワールス相互作用、およびπ−πスタッキンブ相互作用を介して有機ゲルを形成することを実証する。
【００５７】
実施例１からの化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）および溶媒（１ｍＬ）を、１ドラムバイアルに添加し、混合物を超音波処理し、透明溶液が形成されるまで加熱する。次いで高温溶液を室温まで冷却し、少なくとも３０分間静置した後に、サンプルバイアルを反転させる。サンプルは流動しなかったので、目視によりゲルであると判断する。
【００５８】
さまざまな溶媒での化合物＃２（ｍ＝１１、ｎ＝９）のゲル化能を、表７に列挙する。透明ゲルは、シクロヘキサンやデカリンなどの、環状、脂肪族の炭化水素溶媒中に形成され、一方、混濁ゲルは、１，２−ジクロロエタン、直鎖状炭化水素溶媒、例えばヘキサンやドデカンなどに形成される。ヘキサンおよびドデカンでは、ゲルが経時的に収縮することが観察され、その結果、液相の一部の部分相分離が生じた。
【００５９】
【表７】
【００６０】
［実施例３］
５−（２’−ヘキシルデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃２（ｍ＝７、ｎ＝５）、表１）：
【化１５】
２−ヘキシデカン酸（Ｊａｒｉｃ酸、ＪＡＲＣＨＥＭ、６．６１ｇ、０．０２５８ｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（９．０ｍＬ、０．１０３ｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、触媒量のＤＭＦ（０．３０ｍＬ、３．８７ｍｍｏｌ）を添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌する。次いで混合物をさらに９０分間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去することによって、沈殿物を含有する粘性の混合物が得られる。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用する。
【００６１】
５−アミノベンズイミダゾロン（３．８６ｇ、２５．８ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（５．４ｍＬ、３８．７ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの丸底フラスコ中のＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）２０ｍＬに溶解する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化２−ヘキシルデカノイルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水を添加し、混合物を酢酸エチル３００ｍＬ中に注ぎ、１回１００ｍＬの脱イオン水で３回洗浄する。次いで有機層を、白色スラリーが得られるまで、回転蒸発により濃縮する。固体を濾過によって収集し、冷酢酸エチルで洗浄することにより、５−（２’−ヘキシルデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロンが白色固体（６．３７ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００６２】
［実施例４］
５−イソステアリルアミド−２−ベンズイミダゾロン（表１中の化合物＃３）：
【化１６】
イソステアリン酸（日産化学、６．８３ｇ、２４．０ｍｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で２５０ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（９．０ｍＬ、０．１０３ｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、触媒量のＤＭＦ（０．３５０ｍＬ、４．５２ｍｍｏｌ）を添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌する。次いで混合物をさらに３時間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去することによって、いくらかの白色沈殿物を含有する粘性の薄黄色の油が得られる。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用した。
【００６３】
５−アミノベンズイミダゾロン（３．５８ｇ、２４．０ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（５ｍＬ、３５．９ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの丸底フラスコ中のＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）４０ｍＬに溶解する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化イソステアリルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水を添加し、ＴＨＦを回転蒸発によって除去する。次いで粗製残留物を酢酸エチル３００ｍＬに再溶解し、１回１００ｍｌの脱イオン水で３回洗浄する。次いで有機層を回転蒸発により濃縮することによって、５−イソステアリルアミド−２−ベンズイミダゾロンが薄いベージュ色の固体（１０．８ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００６４】
［実施例５］
５−イソステアリルＮアミド−２−ベンズイミダゾロン（表１中の化合物＃４）：
【化１７】
イソステアリン酸Ｎ（日産化学、１．３７ｇ、４．８２ｍｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（２０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で１００ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（０．８５０ｍＬ、９．７４ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、８滴のＤＭＦを添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌する。次いで混合物を２時間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去することによって、黄色の油が得られる。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用する。
【００６５】
５−アミノベンズイミダゾロン（０．７３０ｇ、４．８９ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（１ｍＬ、７．１７ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、２５０ｍＬの丸底フラスコ中のＮ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）１０ｍＬに溶解する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（３０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化イソステアロイルＮの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水を添加し、ＴＨＦを回転蒸発によって除去する。次いで粗製残留物を酢酸エチル１００ｍＬに溶解し、１回５０ｍＬの脱イオン水で３回洗浄する。次いで有機層を回転蒸発により濃縮することによって、５−イソステアリン酸Ｎアミド−２−ベンズイミダゾロンが薄いベージュ色の固体（２．０４ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００６６】
［実施例６］
アルキル化ベンズイミダゾロン化合物からのナノスケール寸法を有する自己組織化１Ｄ凝集物：
この実施例は、本発明のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物が、適切な有機溶媒中、水素結合、ファンデルワールス相互作用、およびπ−πスタッキンブ相互作用を通して、ナノスケールの自己組織化分子アセンブリのコロイド溶液を形成することを実証する。
【００６７】
表１からの化合物２、３、および５の１．０〜２．０ｍｇを、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、またはヘキサン１ｍＬに、超音波処理しながら溶解し、透明溶液が得られるまで熱線銃で加熱する。加熱後、溶液を、少なくとも３０分間にわたり室温に冷却する。ある場合には、固体は、加熱後に完全には溶解しない。その他の場合には、いくらかの沈殿物が、溶液を室温に冷却した後に形成される。電子顕微鏡法のサンプルは、各混合物１滴を、炭素コーティング付きＴＥＭグリッドに堆積することによって調製し、過剰な分は、ワットマンｎｏ．１濾紙を使用して慎重に吸い取り、空気乾燥させる。表４は、推定寸法を有する化合物１、２、４、および６に関してＳＥＭ画像で観察された、ナノスケール超分子凝集物についてまとめる。
【００６８】
【表８】
【００６９】
［実施例７］
５−ドデカンアミド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃１（ｎ＝１１）、表１）：
【化１８】
ラウリン酸（１．２８ｇ、６．３９ｍｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（２０ｍＬ）を不活性雰囲気中で１００ｍＬの１つ口丸底フラスコに添加する。塩化オキサリル（１．２ｍＬ、１３．８ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、触媒量のＤＭＦ（４滴）を添加する。混合物を、ガスの発生が終わるのが観察されるまで、３０分間撹拌する。次いで混合物を９０分間撹拌した後、溶媒を回転蒸発により除去し、真空乾燥する。このように得られた酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用した。
【００７０】
５−アミノベンズイミダゾロン（０．９５ｇ、６．３６ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（１．１ｍＬ、７．８９ｍｍｏｌ）、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ、５ｍＬ）、および乾燥ＴＨＦ（８ｍＬ）を、不活性雰囲気中で、１００ｍＬの丸底フラスコ内で混合する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（３０ｍＬ）に溶解したステップＩからの塩化２−デシルテトラデカノイルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水（５０ｍＬ）を添加し、ＴＨＦを回転蒸発により除去することによって、水性スラリーが得られる。固体を真空濾過によって収集し、脱イオン水で洗浄した後、メタノール（６０ｍＬ）中に懸濁し、加熱還流した。次いで懸濁液を冷却し、固体を濾過し、新鮮なメタノールで洗浄することにより、５−ドデカンアミド−２−ベンズイミダゾロンが白色粉末（１．６３ｇ）として得られた。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００７１】
［実施例８］
ビス−［５，５−（９’，１０’−ジノニルオクタデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン］（化合物＃３、表５）：
【化１９】
９，１０−ジノニルオクタデカン酸（Ｐｒｉｐｏｌ １００６、３．４４ｇ、６．０７ｍｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で２５０ｍＬの丸底フラスコに添加し、０℃に冷却する。塩化オキサリル（３．２０ｍＬ、３６．７ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、その後、ＤＭＦ（０．１４０ｍＬ、１．８１ｍｍｏｌ）を添加する。次いで混合物を、そのままゆっくりと室温に温め、３．５時間撹拌し、その後、溶媒を回転蒸発により除去し、真空乾燥することによって、薄黄色の油が得られる。このように得られた二酸塩化物化合物を、さらに精製することなく次のステップで使用した。
【００７２】
５−アミノベンズイミダゾロン（１．９２ｇ、１２．８ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（２．５ｍＬ、１７８９ｍｍｏｌ）、および乾燥Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ、２０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で、１００ｍＬの丸底フラスコ内で混合する。この溶液に、乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）に溶解したステップＩからの二塩化９，１０−ジノニルオクタデカノイルの第２の溶液を、ゆっくり添加する。一晩撹拌した後、脱イオン水（５０ｍＬ）をベージュ色の懸濁液に添加し、固体を真空濾過によって収集し、脱イオン水で洗浄することにより、ビス−［５，５−（９’，１０’−ジノニルオクタデカンアミド）−２−ベンズイミダゾロン］（化合物３、表５）がベージュ色の粉末（４．８７ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００７３】
［実施例９］
５−（ジドデシルアミノ）−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃７（ｎ＝１１）、表２）：
【化２０】
５−アミノベンズイミダゾロン（０．１３４８ｇ、０．９０４ｍｍｏｌ）、ヨウ化カリウム（０．１５１３ｇ、０．９１１ｍｍｏｌ）、および乾燥ＤＭＦ（２０ｍＬ）を、不活性雰囲気中で、１００ｍＬの丸底フラスコ内で混合する。反応混合物を６０℃に加熱し、１−ブロモドデカン（０．４５ｍＬ、１．８８ｍｍｏｌ）を添加する。６０℃で３日経過した後、反応混合物を室温に冷却することにより、褐色の懸濁液が得られる。固体を濾過し、脱イオン水で洗浄し、真空乾燥することにより、５−（ジドデシルアミノ）−２−ベンズイミダゾロンが白色固体（０．３３４ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈおよび１３Ｃ ＮＭＲ分光法およびＥＳＩ−ＭＳによって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００７４】
［実施例１０］
５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃５、表１）：
【化２１】
５−アミノベンズイミダゾロン（０．６８ｇ、４．６ｍｍｏｌ）を、不活性雰囲気中で、１００ｍＬの丸底フラスコ内で乾燥ＤＭＦ（２０ｍＬ）に溶解する。次いで撹拌しながら、溶液を０℃に冷却し、その後、オクタデシルイソシアネート（４．９ｍｍｏｌ）を乾燥ＤＭＦ（１０ｍＬ）に溶かした０．４２Ｍ溶液を滴下した結果、白色の懸濁液が得られる。混合物をそのままゆっくりと室温に温め、６７時間撹拌した後、固体を濾過し、メタノールで洗浄し、真空乾燥することによって、５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロンが灰色がかった白色粉末（１．９４ｇ）として得られる。生成物を、１Ｈ ＮＭＲ分光法によって同定したが、この生成物は、満足のいく純度のものである。
【００７５】
［実施例１１］
１−ヘキサノール中の実施例１０の５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃５、表１）から得た自己組織化ナノファイバ：
５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃５、表１、１．３ｍｇ、３．０１μｍｏｌ）を、透明溶液が得られるまで熱線銃を使用して加熱しながら１−ヘキサノール（１ｍＬ）に溶解する。室温まで冷却すると、沈殿物が形成され、この沈殿物が最終的には沈降する。沈降した固体を撹拌（振盪）しながら再分散させ、液滴を炭素フィルムコーティングしたＴＥＭグリッド上に堆積し、過剰な液体を、濾紙を使用して慎重に吸い取り、サンプルを空気乾燥させる。堆積した固体のＳＥＭ画像は、大きなナノファイバ凝集物を示し、その幅は７５〜４００ｎｍに及び、長さは５０〜１０μｍに及ぶものである。
【００７６】
［実施例１２］
ＤＭＳＯ中の実施例１０の５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン（化合物＃５、表１）から得られた自己組織化ナノ構造：
実施例３の５−ｎ−ステアリルウレイド−２−ベンズイミダゾロン１．２ｍｇ（３．０１μｍｏｌ）を、透明溶液が得られるまで、熱線銃で加熱しながら１ｍＬのＤＭＳＯに溶解する。室温まで冷却すると、沈殿物が形成され、この沈殿物が最終的には沈降する。沈降した固体を撹拌（振盪）しながら再分散させ、液滴を炭素フィルムコーティングしたＴＥＭグリッド上に堆積し、過剰な液体を、濾紙を使用して慎重に吸い取り、サンプルを空気乾燥させる。堆積した固体のＳＥＭ画像は、直径が５〜５０μｍに及ぶ擬似球状、花形粒子を示した。より高い倍率で撮影された画像は、層状および棒状のナノフィーチャを明瞭に示す。層状の重なりは、その厚さが１０〜５０ｎｍであり、一方、棒状のフィーチャは、その幅が約５０ｎｍである。
【００７７】
［実施例１３］
水中のアセトアセチル−５−アミノベンズイミダゾロンから得られた自己組織化ナノファイバ：
この実施例は、市販の５−アセトアセチル化５−アミノベンズイミダゾロン誘導体からナノファイバを生成するための手順について記述する。
【００７８】
アセトアセチル−５−アミノベンズイミダゾロン（ＴＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ、４８．９μｍｏｌ）１１．４ｍｇを、０．１Ｍ ＮａＯＨ水溶液０．９２ｍＬに溶解する。次いで濃縮氷酢酸１０μＬを添加し、濃い白色の沈殿物が形成される。次いで懸濁液を、脱イオン水９ｍＬで希釈し、超音波浴内で短時間超音波処理する。液滴を、炭素フィルムコーティングされたＴＥＭグリッド上に堆積し、過剰な液体を、濾紙を使用して慎重に吸い取り、サンプルを空気乾燥させる。サンプルのＳＴＥＭ分析は、９〜１５ｎｍの間の均一な幅と７５〜３５０ｎｍに及ぶ長さを有するナノファイバ凝集物を、明瞭に示した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下式のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物であって、
【化１】
上式で、
Ｒ１からＲ４の少なくとも１つはＸ−Ｒｃであり、Ｒ１からＲ４の残りは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換有機基を表し、
Ｘは、連結基を表し、
Ｒｃは、置換または非置換アルキル基を表し、
ＲａおよびＲｂのそれぞれは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つはＨを表し、
但し、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４がすべてＨを表し、かつＲ２がＸ−Ｒｃを表し、ここで、Ｘが−ＮＨ−を表す場合、Ｒｃは、アセトアセチル基以外の基を表す
ことを特徴とする化合物。
【請求項２】
互いに非共有結合している下記の化合物の分子を含むナノ構造であって、
【化２】
上式で、
Ｒ１からＲ４の少なくとも１つはＸ−Ｒｃであり、Ｒ１からＲ４の残りは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換有機基を表し、
Ｘは連結基を表し、
Ｒｃは、置換または非置換アルキル基を表し、
ＲａおよびＲｂのそれぞれは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つはＨを表す
ことを特徴とするナノ構造。
【請求項１】
下式のアルキル化ベンズイミダゾロン化合物であって、
【化１】
上式で、
Ｒ１からＲ４の少なくとも１つはＸ−Ｒｃであり、Ｒ１からＲ４の残りは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換有機基を表し、
Ｘは、連結基を表し、
Ｒｃは、置換または非置換アルキル基を表し、
ＲａおよびＲｂのそれぞれは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つはＨを表し、
但し、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４がすべてＨを表し、かつＲ２がＸ−Ｒｃを表し、ここで、Ｘが−ＮＨ−を表す場合、Ｒｃは、アセトアセチル基以外の基を表す
ことを特徴とする化合物。
【請求項２】
互いに非共有結合している下記の化合物の分子を含むナノ構造であって、
【化２】
上式で、
Ｒ１からＲ４の少なくとも１つはＸ−Ｒｃであり、Ｒ１からＲ４の残りは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換有機基を表し、
Ｘは連結基を表し、
Ｒｃは、置換または非置換アルキル基を表し、
ＲａおよびＲｂのそれぞれは独立して、Ｈ、または置換もしくは非置換アルキル基を表し、但し、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つはＨを表す
ことを特徴とするナノ構造。
【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】
【公開番号】特開２０１１−８４５５２（Ｐ２０１１−８４５５２Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６６６３８（Ｐ２０１０−１６６６３８）
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【出願人】（５９５００６２２３）ナショナル リサーチ カウンシル オブ カナダ (25)
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【出願人】（５９５００６２２３）ナショナル リサーチ カウンシル オブ カナダ (25)
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