专利名称：：受体的制作方法
技术领域：
：本发明涉及在例如水净化和肾透析体系中用于与结合磷酸盐有关的合成受体、产品和方法。
背景技术：
：磷酸盐在自然界普遍存在；其构成DNA和RNA的骨架，并以ATP的形式提供化学能的来源。磷酸盐阴离子还在导致地表水的超营养作用中起重要作用，并且在医学上，晚期肾衰竭患者中的高磷酸盐水平与增加的发病率和死亡率有关。因此，磷酸盐已成为合成受体的关注目标。本文中研究的一类受体是多胺，其模拟自然界自身的磷酸盐结合剂之一，精胺。这些合成受体使用质子化的胺与H2P04-和HPOZ-阴离子之间的静电相互作用和氢键的联合而与磷酸盐结合，H2PCV和HPO^-阴离子是中性pH下两种主要的物种。在结合磷酸盐阴离子时遇到的一个固有的挑战是在水中建立结合。作为高度竟争溶剂，水强烈削弱结合的主要推动力，即静电相互作用和氢键。克服水中多胺受体对磷酸盐的弱亲合力的已知策略是形成刚性的大环。在环结构中组织可质子化的胺和氢键供体/受体降低受体的构象柔性并具有预组织效果，其主要由于熵的原因而导致更高的亲合力。这种现象被称为大环效应。尽管与开链受体相比，大环对磷酸盐具有增加的结合强度，但其合成很有挑战性，这是由于其合成通常需要多步反应和稀释的反应条件以促进最终的大环化而抑制竟争的聚合反应。Kubik等人(Angew.Chem.Int.Ed.2001,40No.14:2648-265l)使用仅含有酰胺键作为反应位点的环状肽研究了在80%水/曱醇混合物中包括磷酸盐在内的阴离子的结合。通常基于酰胺的受体仅在有机介质中很好地起作用并且不太适用于部分质子化的阴离子，如磷酸盐。D.A.Nation等人(Inorg.Chem.35:4597-4603(1996))研究了仅能通过静电相互作用相互作用的一系列多胺大环。其在水中能够以2.5-3.9的締合常数与磷酸盐结合，该締合常数取决于受体质子化的程度。尽管该结合是可评估的，但其仅在高至pH6有意义，这严重限制了其潜在的用途。Hossain等人(Inorg.Chem.42:1397-1399(2003)描述了通过使酰胺与季铵化的胺结合而获得的大环。在诸如二曱基亚砜的有机溶剂中而不是在水中检测这些大环与磷酸盐的结合。亟需改进的结构，例如合成上更容易获得的、能够在水中以高亲合力与磷酸盐结合的结构。发明综述根据本发明的第一方面，提供了配体结合部分(ligandbindingmember)，其包括i)配置为与配体结合的至少两个寡胺；以及ii)与所述至少两个寡胺共价链接的有机模板，使得寡胺的移动受构象限制，其中所述寡胺相同或不同并且独立地为直链的、环状的或支链的。本文所用的术语"配体结合部分"包括任何能够与配体形成配合物的实体。通常，所述配体结合部分是受体，以及配体是该受体的基质。本文所用的"配体"可包括能够与配体结合部分结合的分子或离子。配体可以是磷酸盐分子、含磷酸盐的分子或磷酸盐离子。磷酸盐分子可包括如本文所述的无机磷酸盐或有机磷酸盐。术语"含磷酸盐的分子"和"磷酸化的靶"可互换使用，意为任何含有或具有一个或多个磷酸盐分子的分子。含有磷酸盐的分子或靶可以是生物分子(例如蛋白质、脂质、碳水化合物或核酸(DNA或RNA))或任何有机分子。本文所用的"寡胺"包括多个连接的胺基团。直链的寡胺通常涉及具有多个胺取代基的直链碳骨架。支链的或环状的寡胺通常分别涉及具有多个胺取代基的支链的或环状的碳链骨架。碳链骨架可包含高至20个碳原子，如1至IO个碳原子或1至5个碳原子，例如l、2、3、4或5个碳原子。本文所用的"有机模板"包括任何作为寡胺的支架(scaffold)起作用的有机分子。本文所用的措辞"受构象限制"涉及对寡胺绕单化学键的诸如旋转的移动的限制。对寡胺构象的所述限制导致寡胺之间所限定的关系使每一寡胺与配体的结合被加强，例如，构象限制使得寡胺提供配体结合袋。配体结合部分可由两个寡胺组成，所述两个寡胺可以是相同的或不同的。优选地，所述寡胺是相同的。所述至少两个寡胺在配体结合部分中的相对位置可以是顺式(或Z)或反式(或五)。所述配体结合部分的所述至少两个寡胺可独立地为无环寡胺。所述寡胺可独立包含任选取代的末端胺基团，例如，末端NH2基团。本发明所述配体结合部分的有机模板优选为不饱和烃、环状脂肪烃或环状芳香烃。这样的模板用于限制与该模板连接的寡胺的相对构象。所述不饱和烃可以是烯基或炔基。所述不饱和烃优选为烯基。所述环状芳香烃可以是单环或多环芳香烃。单环芳香烃可包括苯或吡喃。多环芳香烃可包含两个、三个或四个烃环。多环芳香烃可选自萘、茚、并环戊二烯、甘菊环、庚间三烯并庚间三烯、亚联苯基、引达省、芴、非那烯、菲、蒽、芘、、并四苯、醋菲烯、醋蒽烯、苯并菲或荧蒽。本发明所述配体结合部分的环状脂肪烃可以是单环或多环脂肪烃。单环脂肪烃可包含3至IO个碳原子。单环脂肪烃优选为环己基。多环脂肪烃可包含两个、三个或四个烃环。多环脂肪烃可以是二环体系。本文所用的"烷基"可具有高至20个碳原子，例如高至12个碳原子，并为直链或带有一个或多个支链；优选为低级烷基，尤其优选为d-Q烷基，特别是曱基、乙基或异丙基或叔丁基，其中烷基可被一个或多个取代基取代。本文所用的术语"烯基"是指具有2至6个碳原子并另外具有至少一个双键的直链或支链的烃基部分，当可适用时，所述双键为五或Z立体化学。该术语是指诸如下列的基团乙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、l-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、l-己烯基、2-己烯基和3-己烯基等等。本文所用的术语"炔基"是指具有2至6个碳原子并具有至少一个三键的直链或支链的烃基部分。该术语是指诸如下列的基团乙炔基、l-丙炔基、2-丙炔基、l-丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、l-戊炔基、2-戊炔基、3-戊炔基、l-己炔基、2-己炔基和3-己炔基等等。术语"胺"基团是含氮的部分，通常其取代位点中至少两个被氢占据。少于两个取代位点被氢占据的氨基基团为单取代或二取代氨基部分。烷基或胺基团可以是未取代的或被烃基部分取代，所述烃基部分例如选自Cl-4烷基，尤其是d、C2、C3或Q烷基；环烷基，尤其是环己基；烷基羧基；羧基；烷酰基，尤其是乙酰基；碳环基团，例如环己基或苯基；杂环基团；其中所述烃基部分是未取代的或被诸如下列的基团取代烷基(C!、C2、C3、C4、C5、C6或C》、卤素、OH、酯化的羧基、醚化的羟基、Cl-6烷氧基、NH2、SH、S-烷基、SO-烷基、SOr烷基、NH-烷基、N-二烷基、羧基、CF3,其中烷基可以是未取代的或取代的，支链的、非支链的或环状的d-6，该烷基可被插入0-3个O、S、N。在本发明的配体结合部分中，所述模板可以是杂环烃，例如单环杂环或多环杂环。环状脂肪烃基团或环状芳香烃基团的实例包括这些基团的杂环，包括但不限于环己基、苯基、吖啶、苯并咪唑、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并噁唑、苯并p塞唑、咔唑、噌啉、二氧芑、二噁烷、二氧戊环、二漆烷、二嚷"秦、二遂唑、二石克戊环、呋喃、咪唑、咪唑啉、咪唑烷、。引咮、二氢吲咮、中氮茚、p引哇、异吲哚、异喹啉、异噁唑、异噻唑、吗啉、1，5-二氮杂萘、降冰片烯、噁唑、噁二唑、噁^塞唑、噁p塞唑烷、噁嗪、噁二嗪、吩嗪、吩噻嗪、吩噁嗪、2,3-二氮杂萘、哌嗪、哌啶、蝶咬、噤呤、腐胺、吡喃、吡，秦、吡峻、吡唑啉、吡唑烷、卩达，秦、吡p定、口密口定、p比p各-克、p比p各、p比p各啉、会啉、*喔啉、会哇啉、^!r。秦、四氢吹喃、四嚷、四唑、遂>分、p塞二n秦、p塞二唑、p塞三唑、遂—溱、噢唑、硫代吗啉、硫代萘、噻喃、三嗪、三唑、三噻烷、托品。所述芳香烃优选为笨基。配体结合部分可包含模板，所述模板为诸如戊糖或己糖的糖或者苷。在配体结合部分中，所述至少两个寡胺可由伯、仲或叔胺、季铵盐或其组合构成。所述至少两个寡胺优选包含伯胺基团和仲胺基团。在本发明的优选方面，所述寡胺含有2至4个可质子化的胺，例如3或4个可质子化的胺。一个或多个寡胺可包含一个或多个酰胺基团。在任何前述任一权利要求中主张的配体结合部分，其中所述寡胺的胺基团被至少两个原子分开，例如被3或4个原子分开，由此所述原子能够是碳、氧或硫。分开所述可质子化的胺基团保证了足够程度的质子化，并由此增强了与所结合的配体的静电相互作用。这样增强了配体结合。分开胺基团的所述至少两个原子可以是烃基团，例如C1-6烷基，例如曱基或乙基。因此，在本发明的优选实施方案中，寡胺具有通式(I)的结构其中RM虫立地选自O、S、Cl-4烷基(如亚曱基)或其组合；W独<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>立地选自O、S、Cl-4烷基(如亚甲基)或其组合；RS和y独立地为H或Cl-4烷基(如曱基)；114、114'和114"独立地为H或Cl-4烷基(如曱基)；RS和W独立地为H或Cl-4烷基(如曱基)，其中W可不存在；并且n是1至5的整数(如1、2或3)。在本发明的一实施方案中，所述配体结合部分的所述至少两个寡胺中的一个或多个R4、W和R4"(通常为Cl-4烷基)可结合在一起形成环状烃。或者，所述配体结合部分的所述至少两个寡胺中的一个或多个R4、114'和114"(通常为曱基或乙基)可经过诸如苯基基团的环状烃结合。因此本发明提供环状的配体结合部分。可以通过酰胺键使所述至少两个寡胺中每一个与受构象限制的支架之间共价连接(非直接或直接连接)。本发明人惊奇地发现，所述配体结合部分中酰胺基团的存在对其在水溶液中的结构具有显著影响。酰胺基团对配体结合部分提供额外的构象限制。因此，在本发明的优选实施方案中，所述配体结合部分具有通式CII)的结构其中！^是所定义的有才几才莫;F反，并且每一R卩和RS独立地为本文所定义的寡胺。在本发明的优选方面，所述配体结合部分是受体。所述受体可以是无环或环状受体。所述受体优选为无环受体。本文所用的术语"无环"能够与开链或直链互换使用。在本发明的优选实施方案中，所述配体结合部分是下文的1或2所示的无环化合物在本发明的另一实施方案中，所述配体结合部分是结构3的环状化合物本发明的优选实施方案包括下列配体结合部分:在本发明的另一优选方面，所述受体是合成受体。在本发明的优选方面，所述配体是磷酸盐分子或含有至少一个磷酸盐基团的分子。磷酸盐分子可包括无机磷酸盐，即不含碳的磷酸盐，如正磷酸盐(？043-)和焦磷酸盐(？2074-)。有机磷酸盐分子可包括单磷酸盐、二磷酸盐、三磷酸盐或多磷酸盐。含磷酸盐的有机分子的实例包括腺苷二磷酸盐和腺苷三磷酸盐。所述配体可连接于生物分子，例如，所述配体可连接于蛋白质、脂质、碳水化合物或核酸。由于与含磷酸盐的分子结合，本发明的所述配体结合部分可以是》岸酸酶抑制剂。在本发明的优选方面，所述配体结合部分被用作药物。因此所述配体结合部分可被提供为与药物可接受的载体或稀释剂联合的药物组合物。本发明包括所述配体结合部分的所有形式，包括例如其异构体、前药以及药物可接受的盐。所述配体结合部分可以例如以片剂或胶嚢的形式适应于口月良给药。本发明的所述配体结合部分可固定在载体上。所述载体优选为固体载体。所述配体结合部分优选共价连接于固体载体。所述固体载体可包含聚合物，例如包括但不限于乙烯基型聚合物、丙烯酸类聚合物、烯丙基聚合物(如聚烯丙基胺和聚烯丙基醇)或聚环氧乙烷。聚合物还可包括琼脂糖、琼脂糖凝胶、右旋糖苷、纤维素、木聚糖、木质素、尼龙、DNA、RNA、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯以及其衍生物。聚合物可以是均聚物或上述的任意组合或共聚物。具体的聚合物可包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚曱基丙烯酸酯、聚四氟乙烯以及上述任一聚合物的卣代衍生物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、多磷酸盐、聚乙二醇、聚丁二烯、多肽、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚曱基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚(N-烷基)丙烯酰胺、聚羟乙基异丁烯酸(polyhema)或上述的任意组合或共聚物。所述载体可以是小珠的形式，例如聚合物小珠、玻璃小珠或二氧化硅小珠。或者，固体载体可包含微孔板或载玻片，或者可由凝胶、纤维、细丝、膜、树枝状晶体、树脂、胶束、纳米颗粒或相界面组成。载体可形成柱、过滤装置、筛网或凝胶的一部分。本发明的第二方面提供了包含本发明第一方面所述配体结合部分的过滤器。本发明另一方面提供了包含本发明第二方面所述过滤器的水净化系统。本发明另一方面提供了包含本发明第二方面所述过滤器的肾透析系统。本发明另一方面提供了本发明第一方面所述配体结合部分在从液体中去除本文所定义的磷酸盐分子、磷酸盐离子或含有磷酸盐的分子方面的用途。所述液体可以是例如水、流出液、尿液或血液。本发明另一方面提供了本发明第一方面所述配体结合部分在选择性筛选磷酸盐分子或含磷酸盐的分子方面的用途。所述配体结合部分优选为环状(例如或者大环)结构，例如环状受体。已显示本发明所述的无环和环状(例如大环)受体与无机磷酸盐分子的结合比与含磷酸盐的有机分子的结合更有效。因此本发明提供了本发明所述的无环或环状配体结合部分在选择性筛选或去除(如从液体中)无机磷酸盐分子(例如溶液中的游离磷酸盐)方面的用途。因此本发明所述的配体结合部分可有助于从其它磷酸盐，例如从含磷酸盐的有机分子中分离无机磷酸盐。选择性筛选或去除含磷酸盐的分子(例如含磷酸盐的有机分子)方面的用途。因此本发明所述的配体结合部分可有助于从其它磷酸盐，例如从无机磷酸盐中分离含磷酸盐的分子。本发明另一方面提供了用于从液体中分离磷酸盐分子或离子或含磷酸盐的分子的方法，所述方法包括下列步骤(i)使本发明所述的配体结合部分与pH值为约5至9的液体接触，以及(ii)任选地除去任何与所述配体结合部分结合的磷酸盐分子、离子或含磷酸盐的分子。在本发明的优选方法中，步骤(i)在pH6至pH8时进行，甚至更优选在pH6.5至pH7.5时进行。本发明另一方面提供本发明第一方面所述的配体结合部分在抑制磷酸酶活性中的用途。通过使配体结合部分与配体连接，所述配体结合部分用于封闭磷酸酶对配体的活性，在该情况下所述配体是含磷酸盐的分子。可标记所述配体结合部分以允许其^皮检测和/或被分析或^皮定量。因此，本发明提供了包含可检测标记的本发明所述配体结合部分。所述标记可包含，例如，可很容易被检测的酶、荧光标记或放射性同位素。这样的被标记的配体结合部分可用于靶向例如细胞中的磷酸化的表位。本发明另一方面提供了本发明第一方面所述的配体结合部分在制备用于治疗或预防肾衰竭的药物中的用途。本发明另一方面提供了通过预防或治疗而治疗肾衰竭的方法，所述方法包括将治疗有效量的本发明第一方面所述配体结合部分对个体进行给药。在贯穿本说明书的描述和权利要求中，措辞"包含(comprise)"和"含有(contain)"以及这些措辞的变化，例如"包含(comprising)"和"包含(comprises)",意为"包括但不限于"，并且不意味着(并且不)排除其它部分、添加剂、成分、整数或步骤。在贯穿本说明书的描述和权利要求中，除非上下文另外要求，否则单数包含复数。尤其是当使用不定冠词时，说明书应被理解为包含复数和单数，除非上下文另外要求。与本发明的具体方面、实施方案或实施例联合描述的特征、整数、特性、化合物、化学部分或基团应被理解为可应用于本文所述的任何其它方面、实施方案或实施例，除非与其不相容。附图简要说明图l:不同温度下，化合物10在[D6]DMSO溶液中的部分270MHz&光语；图2:不同温度下，化合物2在D20溶液中的部分270MHz^光谱，显示不对称构象(*)和对称构象；图3:20。C下13(5.0x10—6M)与2(國)和3(*)在pH7.0的0.1MTRIS緩冲液中结合的荧光滴定曲线。图4:化合物1(A)、2(B)、3(C)和14(D)的溶液中与受体结合的磷酸盐(实线)以及游离的磷酸盐(虚线)的分数的图。实施例材料和方法^位谅定法使用安装有组合玻璃电极和适用于小样品体积(5mL)、恒温在25。C的内部设计的套层玻璃比色槽的Metrohm792SMTitrino自动化滴定管进行电位测定。在惰性气体下密封所述比色槽。使用来自MilliporeSimplicity185系统的不含C02的超纯水配制所有溶液。含有0.1MKC1的样品溶液作为背景电解液。由可商购的(Riedel-deHa6n)不含C02的KOH浓缩液配制滴定剂碱，用0.080MKC1溶液稀释至要求的浓度(0.020M)以避免不同离子强度的问题。通过用碱滴定已知量的HC1(由Riedel-deHagn浓缩液配制)并4吏用产生水(pKw=13.78)的离子产物的Gran法(G,Gran，颠/风1952，77，661-671)测定等当点来校准玻璃电极，所述等当点在后续的分析中作为常数使用。样品浓度通常为1.0x1(^M至5.0x1(^M。加入已知过量的HC1以确保受体的完全质子化。从滴定曲线的开始计算所述受体的质子化程度。对于磷酸盐结合研究，使用KH2P04和受体的等摩尔混合物。对于每一次滴定，在2.5-11.0的pH范围采集至少250个点，每次加入的间隔为至少30秒以确保平衡。使用计算才几程序HYPERQUADi以测定质子化常数和稳定性常数。对于每一系统，首先单独处理至少三次滴定，然后将其合并且同时拟合以得到最后的常数。炎力谅;t法在SpexFluoromax-II仪器上于25°C下在pH7.0的0.1MTRIS緩冲液中进行滴定，使用324nm的激发波长。荧光团4-曱基伞形酮磷酸盐购自Sigma并且将其浓度保持为5.0xl(T6M不变。用非线性最小平方运算法则按照1:1结合模型对数据进行拟合。受体合成和结合实验受体的两个实例如方案l(化合物1和2)所示。结构中存在的受构象限制的支架通过灰色区域表示。使用酰胺共价连接寡胺和支架。酰胺键还提供额外的构象限制，这是由于其绕该酰胺键旋转的位阻。受体1和2的合成(方案l)开始于使2当量的单-BOC-保护的W-曱基-AT，iV-二(3-氨基丙基)胺6与富马酸(对于l)或马来酸(对于2)的二酰氯进行偶联。单-BOC-保护的物种的合成是很简单的并且通过干燥和蒸馏从含水废物中回收过量的胺原材料。然后使用气态HC1使得到的中间体(9和IO)脱保护，并在通过制备凝胶渗透色语(SephadexG-IO，洗脱剂为水)纯化后将其分离为盐酸盐。通过电位滴定法确定质子化的程度，见下页。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>方案1:开链受体1和2的合成<formula>formulaseeoriginaldocumentpage21</formula>方案2:大环受体3的合成两个开链受体之间的差别在于其围绕双键的构型。该差别导致这类分子的^NMR光谱的显著差别。Boc-保护的反式化合物9在[D6]DMSO中显示对于C2对称化合物预期的光语，但对于相同溶剂中的顺式化合物10,谱图则不同。尽管对于9仅观察到双键质子的一个单峰，但对于化合物10则在谱图中出现两组二重峰(图1)。类似地，在13C光谱中，对于双键碳原子观察到两个信号并且还存在两个不连续的羰基信号。显然，化合物IO采取了消除分子对称性的构象。当将温度由室温升至80°C时，二重峰移动互相靠近并逐步变为预期的单峰，合并发生在75。C(图1)。属于其中一个酰胺质子的6.92ppm处的峰也由相对分离很好的三重峰变为宽的向高场位移的单峰。从合并温度确定旋转障碍为49±3kJmor1。NH信号的位移和变宽表明在该构象平衡中可能涉及氢键，这减緩了室温下的旋转。最可能的氢键是介于一酰胺的羰基与另一酰胺的NH之间。尽管这涉及能量上不那么有利的七元环的形成，但以前对于具有两个连接于马来酸的氨基酸的相关化合物提出过类似的结构(S.Valenzaetal.,J.Org.Chem.2000,65，4003-4008)。对于D20中的最终受体2也观察到相同的不对称现象，尽管在这种情况下两种构象(C2对称和不对称构象异构体)均存在于室温下并且其緩慢地互换(图2)。当温度升高时，它们保持緩慢互换，但其比率变为有利于对称构象。该观察结果清楚地表明，受构象限制的支架上酰胺基团的存在对于水性条件下的受体具有显著的结构影响。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage22</formula>为了快速评价这些受体对磷酸盐的亲合力，我们研究了它们与荧光磷酸盐衍生物13的结合。当将所述受体滴定至包含该探针的緩沖液(O.lMTris,pH7.0)中时，化合物13的发射被淬灭，显示发生了结合(图3)。然后将这些数据按照1:1结合模型进行拟合，化合物2的结合常数(logK)为5.15。向13中加入化合物1没有导致发射的显著淬灭，并且因此不能测定其结合常数，这表明没有发生显著的结合。这与化合物1中寡胺围绕受构象限制的支架的反式构型相关，这阻止了寡胺的协作。2的logK值是迄今报道的在生理条件下的水中与磷酸盐衍生物结合的这类受体中最高的，并表明这类化合物是非常有前景的阴离子受体。表1:受体1-4的质子化常数(logK)<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>[a]在25°C下的0.1MKC1溶液中通过电位滴定法测定。4舌号中的值是最后一4立数字的标准偏差。为了对结合进行更详细的研究，我们使用了电位滴定法。为此，我们首先研究了受体的质子化常数并将数据列于表1。我们用精胺(化合物4)校准了我们的系统，并将该化合物的数据也包括在该表中并且其与文献值一致(Bazzicalupietal,J.Am.Chem.Soc.121:6807-6815(1999);DeStefanoetal.,J,Chem.Soc.FaradayTrans,94:1091-1095(1998);Bergeronetal.，J.Med.Chem.38:2278-2285(1995))。寡胺中两个相邻胺之间的原子数决定了其pKa值的不同。当由两个原子分隔胺时，由第一个胺的质子化而产生的正电荷强烈影响第二个胺的质子化，使得胺更难接受质子，即降低其pKa值。随着分隔胺的原子数增加，该效应逐步降低。例如，对于1,2-乙二胺，第一质子化发生于pKa=10.1并且第二质子化发生在pKa=7.0，即相差3.1单位；对于1,3-丙二胺，第一pKa:10.6并且第二pKa-8.6，相差2单位；以及对于1，4-丁二胺，该值为10.8和9.4，相差仅1.4单位。(Bertschetal.,J.Phys.Chem.62:444-446(1958)。因此，为了获得在中性pH具有高度质子化的受体，考虑胺之间的原子数是很重要的。反式受体1的行为类似于通常的在不同胺之间具有超过两个原子的开链多胺，例如精胺，因此连续质子化步骤仅受附近的质子化的胺的存在的轻微影响。另一方面，顺式受体2尽管是开链受体，但其行为更类似于大环。与l相比，2的第三、尤其是第四质子化步骤变得显著更难。这是由于受构象限制的支架周围的顺式构型在更小的区域内集中了带正电的胺，这更类似于大环的行为，即受构象限制的支架将该化合物转变成假-大环。表2:受体1-3和14的质子化和结合常数(LogK)[a]123143H++L+A3-SH3LA一问34.9437.8334.34(4)(4)(3)4H++L+A3-SH4LA+42.8743.2746.8542.67(4)(7)-(4)(3)5H++L+A3_S50.4450.3053.7650.09H5LA2+(3)(7)(5)(3)6H++L+A3-_b56.3357.4056.47H6LA3+(9)(5)(3)H2L2++HA2-SH3LA_b4.407.534.37H3L3++HA2-SH4LA+2.905.2710.245.52H4L4++HA2-SH5LA2+3.398.5514.1710.70H4L4++H2A_SH6LA3+_问7.6710.9010.17在25°C下的0.1MKC1溶液中通过电位滴定法测定。括号中的值是最后一位数字的标准偏差。磷酸盐的质子化常数(logK)被独立测定，分别为2.42、6.91和11.48，与文献值一致。[b]未发生显著的平衡。然后，我们同样使用电位滴定法继续研究了无机磷酸盐的结合(表2)。电位滴定法提供了整个pH范围内的磷酸盐结合常数，并因此给出甚至比荧光滴定详细得多的关于结合详细的描绘。化合物l显示了对磷酸盐的中等亲合力。这对于开链受体是很典型的(logK-2.9-3.4)。两条臂伸向分子同一侧的受体2显示了强得多的结合(logK=4.4-8.6),这是由于受构象限制的支架周围的顺式排列导致了其结合位点组织得更好。如同所预期的，数据显示，具有高度质子化的受体显示最高的结合常数，表明静电相互作用的重要性。为了进一步示例性说明所述受体的一般设计原则，我们基于刚性的降冰片烯支架合成了化合物14。按照与l和2相同的一般路线进行合成并开始于使2当量的化合物8与5-降水片烯-2-冲，3-^-二羧酸的二酸酰氯衍生物反应。使用气态HC1进行BOC基团的脱保护得到盐酸盐形式的最终受体。通过电位滴定法测得的14的质子化常数(表l)与2的类似并且该受体也表现出类似大环的行为，即第三和第四质子化步骤变得比对于这类线性多胺所预期的显著更难。在受体14的情况下，寡胺臂通过酰胺键连接于非常受构象限制的降水片烯骨架，这实际上不允许任何构象自由。因此，化合物14中的第四质子化常数与2的相比显著更低。受体14显示与2同样大的高磷酸盐结合亲合力并且在其完全质子化的形式中甚至显示出略高的亲合力(表2)。这进一步表明寡胺臂所连接的支架越受构象限制，则磷酸盐结合亲合力越高。能够从电位滴定数据制作每一受体的物种形成图表，以显示表2所列的不同pH值下存在的不同磷酸盐结合物种的分数，与溶液中游离磷酸盐的分数进行对比。通过将磷酸盐结合物种的所有分数与未结合磷酸盐的所有分数相加，产生图4的图表，显示化合物1、2和14在整个pH范围内与溶液中磷酸盐结合的总效率。这清晰地显示这些化合物的亲合力的差别。例如在pH7.0，化合物1仅结合溶液中31%的磷酸盐，而化合物2和14能够结合多至95%。这些受体显示对无机磷酸盐比对磷酸盐13具有更高的亲合力。这表明无机磷酸盐具有额外的可离子化基团并因此具有更高的电荷密度。该无机磷酸盐还具有小得多的尺寸，这会降低空间排斥。化合物2和14对无机磷酸盐的亲合力非常高。事实上，其高于文献中对大环所报道的亲合力。高亲合力是由于该受体结构中引入的构象限制所导致的增强的组织。因此这些无环受体构成一类新颖的、容易合成的、高亲合力的磷酸盐受体。为了进行对比，我们还合成了大环化合物3,合成是通过使化合物2与间苯二曱醛在稀释的条件下反应以促进大环化，而不是聚合(方案2)。未分离席夫碱(Schiffbase)中间体12，而是使用硼氢化氰钠将其立即还原为相应的胺3。使用更活泼的硼氢化钠还原导致伴随的双4建还原，因此应该避免。通过制备凝胶渗透色语纯化产物并分离得到其游离》威形式。还研究了化合物3与磷酸盐13的结合，结合曲线如图3所示。结合分析得到5.30的logK值，与对13和化合物2的结合所观察到的5.15的值类似，表明大环化合物也显示对磷酸盐的高亲合力。为了更详细，使用电位滴定法再次研究了正磷酸盐的结合。将大环3的pKa值列于表l、2和3的数据比较显示，尽管2中的伯胺已转变成3中碱性更强的仲胺，大环3的第二、第三和第四pKa值均低于无环2的相应值。这是由于大环效应，即一旦关闭所述环，胺分离正电荷的能力被进一步限制，并因此降低其连串的pKa值。随后研究了化合物3与无机磷酸盐的结合并且将得到的结合常数列于表2。大环3对磷酸盐的亲合力(logK=7.5-14.2)比其开链化合物2(LogK-4.4-8.6)更大，这是由于通过形成大环进一步增加了受体的构象限制。3的数据显示与2相同的趋势，即带电更多的受体显示更高的结合。表2中的值是迄今报道的最高的多胺受体在水中与正磷酸盐结合的值。当比较化合物2和3与磷酸盐和与磷酸盐分子13的结合结果时，技术人员能够发现对磷酸盐的亲合力有明显不同，大环3对磷酸盐的结合最强，但这两种受体对化合物13的结合亲合力实际上相同。这意味着当与更复杂的并且具有潜在空间位阻的磷酸盐分子，如13结合时，使用开链受体具有明显优势。权利要求1.配体结合部分，其包含i)配置为与配体结合的至少两个寡胺；以及ii)与所述至少两个寡胺共价链接的有机模板，使得寡胺的移动受构象限制，其中所述寡胺相同或不同并且独立地为直链的、环状的或支链的。2.如权利要求1所述的配体结合部分，其由两个寡胺组成。3.如权利要求1或2所述的配体结合部分，其中所述寡胺是相同的。4.如权利要求3所述的配体结合部分，其中所述寡胺互为顺式或反式。5.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述至少两个寡胺独立地为无环寡胺。6.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述模板为不饱和烃、环状脂肪烃或环状芳香烃。7.如权利要求6所述的配体结合部分，其中所述不饱和烃是烯。8.如权利要求6所述的配体结合部分，其中所述不饱和烃是炔。9.如权利要求6所述的配体结合部分，其中所述环状芳香烃是单环芳香烃或多环芳香烃。10.如权利要求9所述的配体结合部分，其中所述多环芳香烃包含2个、3个或4个烃环。11.如权利要求9所述的配体结合部分，其中所述多环芳香烃选自萘、茚、并环戊二烯、甘菊环、庚间三烯并庚间三烯、亚联苯基、引达省、芴、非那烯、菲、蒽、芘、、并四苯、醋菲烯、醋蒽烯、苯并菲或荧蒽。12.如权利要求6所述的配体结合部分，其中所述环状脂肪烃是单环脂肪烃或多环脂肪烃。13.如权利要求12所述的配体结合部分，其中所述单环脂肪烃包含3至IO个碳原子。14.如权利要求12所述的配体结合部分，其中所述多环脂肪烃包含2个、3个或4个烃环。15.如权利要求12所述的配体结合部分，其中所述多环脂肪烃是二环体系。16.如权利要求6所述的配体结合部分，其中所述模板是杂环烃。17.如权利要求1所述的配体结合部分，其中所述模板是糖或苷。18.如权利要求17所述的配体结合部分，其中所述糖是戊糖或己糖。19.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其还包含一个或多个酰胺基团。20.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述至少两个寡胺共价链接于所述模板。21.如权利要求20所述的配体结合部分，其中所述至少两个寡胺通过一个或多个酰胺键共价链接于所述模板。22.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述至少两个寡胺由伯胺、仲胺或叔胺、季铵盐或其组合形成。23.如权利要求22所述的配体结合部分，其中所述至少两个寡胺包含伯胺基团和叔胺基团。24.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述寡胺包含2至4个可质子化的胺。25.如权利要求24所述的配体结合部分，其中所述寡胺包含3至4个可质子化的胺。26.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述寡胺的所述胺基团被至少两个原子分隔。27.如权利要求26所述的配体结合部分，其中所述寡胺被3或4个原子分隔。28.如权利要求26或27所述的配体结合部分，其中所述原子为石友、氧或辟b。29.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述配体结合部分是受体。30.如权利要求26所述的配体结合部分，其中所述受体是无环受体。31.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其是合成的。32.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述配体是磷酸盐分子或磷酸盐离子。33.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述璘酸盐分子是无机磷酸盐分子或有机磷酸盐分子。34.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述配体是含磷酸盐的生物分子。35.如权利要求34所述的配体结合部分，其中所述生物分子是蛋白质、脂质、碳水化合物或核酸。36.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述配体结合部分是磷酸酶抑制剂。37.用于药物的前述任一权利要求所述的配体结合部分。38.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述配体结合部分固定在固体载体上。39.如权利要求38所述的配体结合部分，其中所述固体载体是聚合物。40.如权利要求39所述的配体结合部分，其中所述聚合物选自乙烯基型聚合物、丙烯酸类聚合物、烯丙基聚合物或聚环氧乙烷。41.如权利要求39所述的配体结合部分，其中所述聚合物选自琼脂糖、琼脂糖凝胶、右旋糖苷、纤维素、木聚糖、木质素、尼龙、DNA、RNA、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯以及其衍生物。42.如权利要求38至41中任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述载体是聚合物小珠、玻璃小珠或二氧化硅小珠的形式。43.如权利要求38至41中任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述载体是微孔板、载玻片、凝胶、纤维、细丝、膜、树枝状晶体、树脂、胶束、纳米颗粒或相界面。44.如权利要求38至41中任一权利要求所述的配体结合部分，其中所述栽体是柱、过滤装置、筛网或凝胶的一部分。45.如前述任一权利要求所述的配体结合部分，其包含可检测标记。46.如权利要求45所述的配体结合部分，其中所述标记是酶、荧光标记或放射性同位素。47.包含前述任一权利要求所述的配体结合部分的过滤器。48.包含权利要求47所述过滤器的水净化系统。49.包含权利要求47所述过滤器的肾透析系统。50.如权利要求1至46中任一权利要求所述的配体结合部分在从液体中除去磷酸盐分子、磷酸盐离子或含磷酸盐的分子方面的用途。51.如权利要求50所述的用途，其中所述液体是水或洗脱液。52.如权利要求50所述的用途，其中所述液体是血液。53.如权利要求1至46中任一权利要求所述的配体结合部分在选择性筛选磷酸盐分子或含磷酸盐的分子方面的用途。54.如权利要求53所述的用途，其中所述磷酸盐分子是无机磷酸盐。55.如权利要求53或54所述的用途，其中所述配体结合部分是环状的。56.从液体中分离磷酸盐分子或磷酸盐离子或含磷酸盐的分子的方法，所述方法包括下列步骤(i)使权利要求1至46中任一权利要求所述的配体结合部分与pH值为约5至9的液体接触；以及(ii)任选地洗脱任何与所述配体结合部分结合的磷酸盐分子、磷酸盐离子或含磷酸盐的分子。57.如权利要求1至46中任一权利要求所述的配体结合部分在抑制磷酸酶活性方面的用途。58.如权利要求1至46中任一权利要求所述的配体结合部分在制备用于治疗或预防肾衰竭的药物中的用途。59.通过预防或治疗而治疗肾衰竭的方法，所述方法包括将治疗有效量的权利要求1至44中任一权利要求所述的配体结合部分对个体进行给药。全文摘要本发明涉及在例如水净化和肾透析体系中用于与结合磷酸盐有关的合成受体、产品和方法。文档编号C02F1/68GK101291882SQ200680038546公开日2008年10月22日申请日期2006年8月15日优先权日2005年8月18日发明者休贝特斯·弗朗西丝克斯·马丁纳斯·奈里森,大卫·科尔汉姆·史密斯申请人:约克大学