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KR20220079943A - 증기 상에서의 표면 개질 - Google Patents

증기 상에서의 표면 개질 Download PDF

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KR20220079943A
KR20220079943A KR1020227015628A KR20227015628A KR20220079943A KR 20220079943 A KR20220079943 A KR 20220079943A KR 1020227015628 A KR1020227015628 A KR 1020227015628A KR 20227015628 A KR20227015628 A KR 20227015628A KR 20220079943 A KR20220079943 A KR 20220079943A
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KR
South Korea
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optionally substituted
moiety
alkyl
phosphoryl
phosphoryl halide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020227015628A
Other languages
English (en)
Inventor
궈쥔 천
제러미 래키
Original Assignee
퀀텀-에스아이 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퀀텀-에스아이 인코포레이티드 filed Critical 퀀텀-에스아이 인코포레이티드
Publication of KR20220079943A publication Critical patent/KR20220079943A/ko
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

본 출원의 측면은 개질된 표면을 갖는 기판의 생성 방법을 제공한다. 일부 측면에서, 표면 개질 방법은 기판의 표면을 증기 상에서의 유기 시약으로 처리하여 표면 상에 유기 층을 형성하는 것을 수반한다. 일부 측면에서, 산화된 표면 상의 안정한 표면 코팅의 형성 방법이 제공된다. 유기 포스포릴 할라이드가 사용된다.

Description

증기 상에서의 표면 개질
관련 출원
본 출원은 2019년 10월 11일 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/914,356의 출원일에 대하여 35 U.S.C. § 119(e) 하에 이익을 청구하며, 이 가출원의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
배경기술
어레이-기반 플랫폼은 생체분자의 검출 및 분석을 위한 대규모 병렬 기술에서 폭넓게 사용된다. 이들 플랫폼의 예는 바이오센싱에 사용되는 마이크로어레이 및 단일 분자 시퀀싱에 사용되는 픽셀 어레이를 포함한다. 어레이는 일반적으로 단일 장치의 표면 상의 예외적으로 작은 영역의 집합을 포함하며, 여기서 각 영역은 샘플을 독립적으로 검정할 수 있다. 이들 영역은 요망되는 화학 종에 대하여 더 반응성 또는 덜 반응성이 되도록 만들어진 선택적으로 개질된 표면 부분을 포함할 수 있다. 특정 검정은 부식성 용액 또는 요망되는 표면 기능을 제거하고/거나 장치 표면의 기본 재료를 손상시킬 수 있는 다른 가혹한 조건의 사용을 필요로 한다.
요약
본원에 개시된 측면은 증기 상에서의 하나 이상의 시약을 사용한 표면 개질 방법에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 본 출원은 통상적으로 액체 상 시약을 사용하는 표면 개질 공정에서의 증기 상 시약의 사용에 관한 것이다. 일부 측면에서, 본 출원은 증기 상 시약을 사용한 기판 표면 상의 인-함유 층의 형성 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 본 출원은 기판 표면 상의 안정한 표면 코팅의 형성 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 본 출원은 기판 표면의 선택적으로 개질된 부분의 제조 방법을 제공한다.
일부 측면에서, 본 출원은 금속성 표면 상의 인-함유 층의 형성 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 방법은 금속성 표면을 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로 처리하는 것을 포함하며, 여기서 포스포릴 할라이드는 금속성 표면 상에 인-함유 층을 형성한다. 일부 실시양태에서, 방법은 금속성 표면을 증기 상에서의 적어도 하나의 클로로실란으로 처리하는 것을 추가로 포함하며, 여기서 적어도 하나의 클로로실란은 금속성 표면 상에 코팅 층을 형성한다. 특정 실시양태에서, 적어도 하나의 클로로실란은 클로로실록산 화합물, 알킬클로로실란 화합물, 또는 이들 둘 다이다. 특정 실시양태에서, 적어도 하나의 클로로실란은 헥사클로로디실록산, 헥실트리클로로실란, 또는 이들 둘 다이다. 일부 실시양태에서, 코팅 층의 적어도 일부는 인-함유 층 상에 형성된다.
일부 측면에서, 본 출원은 기판의 표면의 개질 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 방법은 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분을 갖는 기판을 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로 처리하는 것을 포함하며, 여기서 포스포릴 할라이드는 우선적으로 제1 표면 부분 상에 인-함유 층을 형성한다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 표면 부분은 상이한 표면 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, 방법은 기판을 증기 상에서의 적어도 하나의 클로로실란으로 처리하는 것을 추가로 포함하며, 여기서 적어도 하나의 클로로실란은 제1 및 제2 표면 부분 상에 코팅 층을 형성한다. 특정 실시양태에서, 적어도 하나의 클로로실란은 클로로실록산 화합물, 알킬클로로실란 화합물, 또는 이들 둘 다이다. 특정 실시양태에서, 적어도 하나의 클로로실란은 헥사클로로디실록산, 헥실트리클로로실란, 또는 이들 둘 다이다. 특정 실시양태에서, 코팅 층의 적어도 일부는 인-함유 층 상에 형성된다. 일부 실시양태에서, 방법은, 기판을 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로 처리하기 전에, 기판을 커플링 모이어티를 포함하는 관능화제로 처리하는 것을 추가로 포함하며, 여기서 관능화제는 우선적으로 제2 표면 부분에 결합하고, 이에 의해 제2 표면 부분을 관능화한다. 특정 실시양태에서, 제1 표면 부분은 금속 또는 금속 산화물 표면이다. 특정 구체적 실시양태에서, 제1 표면 부분은 전이 금속 산화물 표면이다. 특정 실시양태에서, 제2 표면 부분은 투명한 또는 유리 표면이다. 특정 실시양태에서, 제2 표면 부분은 실리카 (SiO2) 표면이다. 일부 실시양태에서, 제1 표면 부분은 금속성 또는 플라스틱 표면이고, 제2 표면 부분은 투명한 또는 유리 표면 (예를 들어, 실리카 표면)이다.
특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 약 2배 내지 약 60배 선택성으로 우선적으로 제1 표면 부분 상에 인-함유 층을 형성한다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 약 4배 내지 약 40배 선택성으로 우선적으로 제1 표면 부분 상에 인-함유 층을 형성한다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 약 8배 내지 약 20배 선택성으로 우선적으로 제1 표면 부분 상에 인-함유 층을 형성한다.
일부 측면에서, 본 출원은 샘플 웰 표면의 관능화 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 방법은 금속 산화물 표면 및 실리카 표면을 갖는 샘플 웰을 커플링 모이어티를 포함하는 관능화제로 처리하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 관능화제는 우선적으로 실리카 표면에 결합하고, 이에 의해 샘플 웰 표면을 관능화한다. 일부 실시양태에서, 방법은 샘플 웰을 증기 상에서의 유기 시약으로 처리하는 것을 추가로 포함하며, 여기서 유기 시약은 우선적으로 금속 산화물 표면 상에 유기 층을 형성한다. 일부 실시양태에서, 유기 시약은 포스포릴 할라이드이고, 유기 층은 인-함유 층이다. 일부 실시양태에서, 유기 시약은 유기 포스포릴 할라이드이고, 유기 층은 유기인 층이다.
일부 실시양태에서, 방법은 샘플 웰을 금속 산화물 및 실리카 표면 상에 코팅 층을 형성하는 하나 이상의 추가의 시약으로 처리하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 금속 산화물 표면 상의 코팅 층은 샘플 웰의 측벽 상에 형성되고, 실리카 표면 상의 코팅 층은 샘플 웰의 저부 표면 상에 형성된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 추가의 시약은 증기 상 중에 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 추가의 시약은 실란이고, 코팅 층은 실란 층이다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 추가의 시약은 클로로실란이다. 일부 실시양태에서, 추가의 시약 중 하나 이상은 헥사클로로디실록산, 헥실트리클로로실란, 또는 이들 둘 다이다. 일부 실시양태에서, 방법은 샘플 웰을 커플링 모이어티에 결합하는 관심 분자와 접촉시키고, 이에 의해 관심 분자를 샘플 웰 표면에 커플링하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 관심 분자는 생체분자, 예컨대 핵산 또는 폴리펩티드이다. 특정 실시양태에서, 폴리펩티드는 단백질 또는 그의 단편이다. 특정 구체적 실시양태에서, 커플링된 폴리펩티드는 폴리펩티드 시퀀싱을 위한 기재이고, 즉, 폴리펩티드 자체가 시퀀싱된다. 단백질, 폴리펩티드, 및 아미노산의 시퀀싱 및 식별 방법은 국제 공개 번호 WO 2020/102741에 개시되어 있고, 이 공개는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 특정 실시양태에서, 폴리펩티드는 중합 효소이다. 특정 구체적 실시양태에서, 중합 효소는, 예를 들어 핵산 시퀀싱 반응에서의 사용을 위한, 핵산 폴리머라제이다. 이러한 핵산 시퀀싱 반응에서는, 커플링된 폴리펩티드 자체가 시퀀싱되지 않고, 대신에 이는 핵산 기재의 시퀀싱을 촉진시킨다. 폴리뉴클레오티드, 핵산, 및 뉴클레오티드의 시퀀싱 및 식별 방법은 국제 공개 번호 WO 2016/187580에 개시되어 있고, 이 공개는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
따라서, 일부 측면에서, 본 출원은 포스포릴 할라이드를 사용한 표면 개질 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 본 출원의 포스포릴 할라이드는 화학식 (I):
Figure pct00001
을 갖거나 그의 염이고, 여기서: 각 경우의 X1은 독립적으로 할로겐이고; R1은 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 헤테로아릴, -ORO, 또는 -N(RN)2이고; 각 경우의 RO는 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 산소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RO는 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성하고; 각 경우의 RN은 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 질소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RN은 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성한다.
본 발명의 특정 실시양태의 상세사항이 본원에 기재된다. 본 발명의 다른 특징, 목적, 및 이점은 상세한 설명, 도면, 실시예, 및 청구범위로부터 명백할 것이다.
본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 여러 실시양태를 예시하며, 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위해 제공된다.
도 1a-1c는 본 출원에 따른 표면 개질에 대한 작업흐름 예를 나타낸다. 도 1a는 샘플 웰의 선택적으로 관능화된 표면 부분의 제조에 대한 작업흐름을 나타낸다. 도 1b는 재충전(backfill) 공정을 사용한 샘플 웰 표면의 코팅에 대한 작업흐름을 나타낸다. 도 1c는 관능화된 표면으로의 관심 분자의 커플링에 대한 작업흐름을 나타낸다.
도 2는 본 출원에 따른 개질된 표면을 갖는 샘플 웰의 예를 나타낸다.
도 3은 X선 광전자 분광학 (XPS)으로부터 얻어진 스펙트럼 및 습윤성 측정으로부터의 이미징을 나타내고, 이들은 종합적으로 금속 산화물 표면에 대한 증기 상 포스폰산 디클로라이드의 높은 선택성을 입증하였다.
도 4a-4b는 XPS로부터 얻어진 스펙트럼 및 원자력 현미경법 (AFM)으로부터의 이미징을 나타낸다. 도 4a는 액체 상 헥실포스폰산으로의 처리에 의해 형성된 표면 코팅에 대하여 얻어진 데이터를 나타낸다. 도 4b는 증기 상 포스폰산 디클로라이드로의 처리에 의해 형성된 표면 코팅에 대하여 얻어진 데이터를 나타낸다.
도 5는 실란 표면 코팅의 안정성 시험에 대한 XPS에 의해 얻어진 데이터를 나타낸다.
도 6은 XPS에 의해 측정시 표면 코팅의 인 백분율에 대한 규소 백분율의 플롯을 나타낸다.
도 7은 비오틴화된 실란의 특징적 단편 피크를 결정하기 위해 사용된 대조 실험에 대한 비행시간 이차 이온 질량 분광측정법 (TOF-SIMS)에 의해 얻어진 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은 실리카 및 이산화티타늄 표면 상의 표면 코팅에 대한 TOF-SIMS에 의해 검출된 단편 피크의 상대적 양을 나타낸다.
도 9는 도 8에 나타낸 데이터로부터 결정된 선택성 계산을 나타낸다.
도 10은 개질된 표면을 갖는 어레이의 화학적 및 물리적 특성화 동안 얻어진 이미징 및 스펙트럼을 나타낸다.
상세한 설명
본 출원의 측면은 개질된 표면을 갖는 기판의 제조를 위한 증기 상 시약의 사용 방법에 관한 것이다. 일부 측면에서, 본 출원은 기판의 금속성 또는 플라스틱 표면의 개질 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서는, 기판을 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로 처리하여 기판의 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 인-함유 층을 형성한다. 일부 실시양태에서는, 기판을 적어도 하나의 실란으로 처리하여 기판의 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 코팅 층을 형성한다. 일부 실시양태에서는, 코팅 층의 적어도 일부를 인-함유 층 상에 형성한다. 일부 측면에서, 본 출원은, 상이한 표면 특성을 갖는 표면 부분을 갖는 샘플 웰과 같은, 기판의 선택적으로 개질된 표면 부분의 제조 방법을 제공한다.
일부 측면에서, 본 출원은, 다른 이점들 중에서도, 기판 표면 상에 항-부식성 및/또는 방오성 특성을 부여하기 위해, 또한 선택적 표면 관능화를 가능하게 하도록 기판의 노출 표면을 개질하기 위해 사용될 수 있는 표면 개질 기술의 발견에 관한 것이다. 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 인-함유 층을 형성하기 위한 이전 기술은 액체 상 시약의 사용을 수반하였다. 본 발명자들은, 본 출원의 증기 상 시약을 사용하여 인-함유 층이 형성될 수 있으며, 이는 이전의 액체 상 표면 개질 공정에 비해 극적으로 제조 시간을 감소시키고 화학 폐기물을 감소시킨다는 것을 인식하고 인지하였다. 본 발명자들은, 이러한 시약의 사용이 액체-관련 공정 단계를 최소화하고, 이는 전체 공정의 확장성(scalability) 및 코팅 컨시스턴시(consistency) 및 균일성을 유리하게 개선시킨다는 것을 추가로 인식하고 인지하였다.
일부 측면에서, 본 출원은, 기판, 예컨대 어레이, 바이오센서, 또는 다른 검정 장치를, 노출 표면의 기초 물질을 보호함으로써 부식성 용액을 더욱 견딜 수 있게 만들 수 있는 안정한 표면 코팅의 발견에 관한 것이다. 예를 들어, 특정 생물학적 검정은 부식성 용액 또는 다른 가혹한 조건 (예를 들어, 높은 염 용액, 다중 용액 세척 등)의 사용을 필요로 하고, 이는 기판의 물질을 부식시키거나 기판 표면으로부터 관능성 화학 모이어티를 제거할 수 있다. 본 발명자들은, 특정 증기 상 시약을 사용하여 기판 표면 상에 이례적으로 안정한 표면 코팅을 형성할 수 있음을 인식하고 인지하였다. 따라서, 일부 측면에서, 본 출원은 가혹한 검정 조건 하에 및/또는 연장된 기간 동안 기판을 안정화시키는 기판 표면의 개질 방법을 제공한다.
일부 측면에서, 본 출원은, 금속성 또는 플라스틱 표면 상의 인-함유 층이 금속성 또는 플라스틱 표면 상의 실란 코팅 층의 형성을 향상시킨다는 발견에 관한 것이다. 표면 개질을 위한 이전 기술은 실란화에 의한 관능화에 대하여 금속성 표면을 패시베이션(passivation)하기 위해 액체 포스폰산 유도체를 사용하였고, 이는 패시베이션 층이 실란화를 차단하여 비-금속성 표면의 관능화를 촉진시킨다는 이전 가정에 기초한 것이었다. 본 발명자들은 놀랍게도, 포스폰산 유도체를 사용하여 형성된 인-함유 층이 금속성 표면 상의 실란화를 촉진시킴을 확인하였다. 이들 발견에 기초하여, 본 발명자들은 증기 상에서의 포스폰산 유도체를 사용하여 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 인-함유 층을 형성하기 전에 비-금속성 표면을 관능화하는 것을 수반하는 기술을 개발하였다. 이러한 방식으로, 인-함유 층이 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 실란 코팅 층을 형성하는 하류 실란화에 대한 프라이밍 층으로서 작용한다.
상기에 기재된 이점에 추가로, 표면 코팅은, 생물학적 반응에서 시약 성분의 부착을 감소시키거나 제거하는 방오 표면 코팅과 같은, 생물학적 검정에서의 시약에 대한 보다 유리한 인터페이스를 제공할 수 있다. 본 출원에 따라 사용될 수 있는 표면 코팅 및 표면 개질 공정의 예는, 그 전문이 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 공개 번호 US20180326412 (발명의 명칭: "SUBSTRATES HAVING MODIFIED SURFACE REACTIVITY AND ANTIFOULING PROPERTIES IN BIOLOGICAL REACTIONS")에 기재되어 있다.
다른 측면들 중에서도, 본 출원은 금속성 또는 플라스틱 표면 상의 인-함유 층의 형성 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 금속성 표면은 금속, 금속 산화물 (예를 들어, 산화물 음이온, 수산화물), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 금속성 표면은 하나 이상의 전이 금속을 포함한다. 일부 실시양태에서, 금속 산화물 표면은 전이성 금속 (즉, 전이 금속) 산화물 표면이다. 일부 실시양태에서, 금속 산화물 표면은 산화티타늄 (예를 들어, 이산화티타늄), 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철, 산화주석, 및/또는 산화탄탈럼을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 금속성 표면은 이산화티타늄 (TiO2) 표면이다. 일부 실시양태에서, 플라스틱 표면은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 금속성 또는 플라스틱 표면은 본원에 기재된 표면 개질 공정 개시시 또는 그 이전에 전처리되거나 세정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면은 표면 개질 공정 개시시 또는 그 이전에 플라즈마 세정 공정에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 표면은 플라즈마, 라디칼, 여기된 종, 및/또는 원자 종에 노출될 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면은 수소, 암모니아, 및/또는 이들의 혼합물에 대한 노출과 함께 열 처리될 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면은 표면 상의 인-함유 층의 형성 전에 산소 플라즈마, 테트라부틸암모늄 수산화물, 메탄올 중 수산화칼륨, 황산 중 과산화수소 (예를 들어, "피라나(piranha)" 용액), 황산 중 질산, 암모니아 중 과산화수소, 황산, 플루오린화수소산, EDTA, 또는 이들 처리의 조합으로 처리된다. 일부 실시양태에서, 전처리된 표면은 노출된 수산화물 및/또는 산화물 음이온 관능기를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 일부 실시양태에서, 인-함유 층은 표면 상의 증기 상 전구체 (예를 들어, 증기 상에서의 포스포릴 할라이드)로부터 흡착된 인-함유 분자의 어셈블리를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 층의 인-함유 분자는 유기 테일(tail) 및 말단 인-함유 모이어티를 포함하며, 여기서 분자는 유기 테일이 인-함유 모이어티에 비해 표면에 대해 원위에 있도록 인-함유 모이어티를 통해 표면 상에 흡착된다. 인-함유 모이어티의 예는, 제한 없이, 포스포네이트 또는 포스폰산, 포스포나이트, 포스페이트, 포스파이트, 포스폰아미데이트, 포스포르아미데이트, 및 관련 기술분야에 공지된 다른 이러한 유기인 관능기를 포함한다. 따라서, 일부 실시양태에서, 인-함유 층은 유기 유기인 층, 예컨대 유기포스포네이트 층이다. 일부 실시양태에서, 인-함유 층은 자가-어셈블리된 단층 (SAM)이고, 이는 증기 상에서의 전구체 시약으로부터 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 자발적으로 흡착되는 분자의 비교적 질서화된 어셈블리이다.
본 출원에 따라, 인-함유 층 (예를 들어, 유기 층)은 표면을 증기 상에서의 시약 (예를 들어, 증기 상에서의 유기 시약, 예컨대 포스포릴 할라이드)으로 처리함으로써 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 형성된다. 일부 측면에서, 본 출원은 기판의 하나 이상의 표면 부분 상에 안정한 표면 코팅을 형성하는 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 안정한 표면 코팅은 인-함유 층 및 코팅 층 (예를 들어, 실란 코팅 층)을 포함하는 표면 코팅을 지칭한다.
일부 실시양태에서, 코팅 층은 인-함유 층이 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 형성된 후에 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 형성된다. 일부 실시양태에서, 코팅 층의 하나의 부분은 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 형성되고, 코팅 층의 또 다른 부분은 인-함유 층 상에 형성된다. 일부 실시양태에서, 코팅 층의 하나의 부분은 기판의 제1 표면 부분 상에 (예를 들어, 금속성 또는 플라스틱 표면 상에) 형성되고, 코팅 층의 또 다른 부분은 기판의 제2 표면 부분 상에 (예를 들어, 투명한 또는 유리 표면 상에) 형성된다. 일부 실시양태에서, 코팅 층은 표면을 증기 상에서의 적어도 하나의 실란으로 처리함으로써 형성된다. 일부 실시양태에서, 적어도 하나의 실란은 클로로실란, 예컨대 클로로실록산, 알킬클로로실란, 또는 이들의 혼합물이다. 일부 실시양태에서, 적어도 하나의 실란은 금속성 또는 플라스틱 표면 상에 흡착된다. 일부 실시양태에서, 적어도 하나의 실란은 인-함유 층 상에 흡착된다. 일부 실시양태에서, 적어도 하나의 실란은 투명한 또는 유리 표면 상에 흡착된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 증기 상 시약, 또는 증기 상에서의 시약은 증기-고체(vapor-to-solid) 침착 반응을 수행할 수 있는 분자인 또는 이를 포함하는 증기-고체 전구체이다. 일부 실시양태에서, 증기는 기체, 증기, 및/또는 에어로졸을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 증기는 기체-상 물질 (예를 들어, 기체 또는 증기) 또는 기체, 증기, 또는 에어로졸에 의해 점유될 수 있는 부피 중에 다른 방식으로 분산된 물질 (예를 들어, 부피 중으로 분무 또는 주입된 액적)을 지칭한다. 증기-고체 침착은 증기 상에서의 분자 또는 물질이 하나 이상의 고체-상태 침착 생성물을 형성하는 반응을 지칭한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 증기-고체 침착 반응은 분해 반응이다. 증기-고체 분해 반응은 적어도 하나의 증기 상태 생성물 및 적어도 하나의 고체 상태 생성물을 제공할 수 있다. 증기 상태 생성물은 물질의 물리적 상태가 기체, 증기, 또는 에어로졸로서 존재하는 분자를 지칭한다. 고체 상태 생성물은 물질의 물리적 상태가 고체로서 존재하는 원자, 이온, 화합물, 분자, 또는 이들의 조합을 지칭한다. 증기-고체 전구체의 고체 상 침착 생성물은 본원에 기재된 바와 같은 인-함유 층 및/또는 코팅 층과 같은 고체 물질의 형성에 기여할 수 있다.
따라서, 일부 실시양태에서, 인-함유 층 및/또는 코팅 층의 형성은 증기 상에서의 하나 이상의 시약의 화학적 및/또는 물리적 변환을 수반할 수 있다. 예를 들어, 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로의 표면 처리 동안, 포스포릴 할라이드는 할라이드 기체 형태의 증기 상 생성물 및 표면 상의 포스포릴 층 (예를 들어, 인-함유 층) 형태의 고체 상 생성물로 분해될 수 있다. 일부 실시양태에서, 인-함유 층은 표면에 대한 포스포릴의 공유 결합을 통해 형성된다. 예로서, 포스포릴의 인 원자는, 포스포릴이 포스포네이트 기를 통해 공유 결합되도록, 표면 상에 수산화물 및/또는 산화물 음이온 관능기에 의해 결합될 수 있다. 일부 실시양태에서, 인-함유 층은 공유 결합의 형성 없이, 예를 들어 반 데르 발스, 수소 결합, 또는 쌍극자 힘에 의해 제자리에 유지되며, 표면 상에 형성된다.
일부 실시양태에서, 본 출원의 증기 상 시약은 화학 증착 (CVD), 원자 층 침착 (ALD), 분자 빔 에피택시 (MBE), 물리 증착 (PVD), 또는 이들 침착 공정의 임의의 조합에 적합할 수 있다. 증기 상 시약은 CVD 전구체 및/또는 ALD 전구체일 수 있다. CVD 및 ALD는 증기 상 전구체로부터의 고체 물질의 침착을 위한 증기-고체 침착 공정의 비-제한적 예이다. CVD 공정의 예는, 제한 없이, 금속-유기 CVD (MOCVD), 플라즈마-향상 CVD (PECVD), 마이크로파 플라즈마-보조 CVD (MWCVD 또는 MPCVD), 고온 필라멘트 CVD (HFCVD), 광자-개시 CVD (PICVD), 레이저 CVD (LCVD), 증기-상 에피택시 (VPE), 및 ALD를 포함한다. 증기 상 시약의 침착은 기판 또는 그의 수용 표면과의 시약의 반응을 수반할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 기판을 복수의 유형의 증기 상 시약에 동시에 및/또는 순차적으로 노출시켜 고체 물질, 예컨대 본원에 기재된 바와 같은 인-함유 층 및/또는 코팅 층을 침착시킨다.
일부 측면에서, 본 출원은 표면의 개질을 위한 방법 및 조성물을 제공한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 일부 실시양태에서, 표면은 기판 또는 고체 지지체의 표면을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 기판은, 본원에 기재된 층 또는 코팅과 같은 침착 물질을 지지할 수 있는 수용 표면과 같은 표면을 갖는 물질, 층, 또는 다른 구조를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 기판의 수용 표면은 임의로, 샘플 웰의 어레이와 같은 나노스케일 또는 마이크로스케일의 오목한 특징부를 포함한 하나 이상의 특징부를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 어레이는 센서 또는 샘플 웰과 같은 요소의 평면형 배열이다. 어레이는 1 또는 2 차원 어레이일 수 있다. 1 차원 어레이는 제1 치수의 요소의 하나의 열 또는 행 및 제2 치수의 복수의 열 또는 행을 갖는 어레이이다. 제1 및 제2 치수의 열 또는 행의 수는 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 일부 실시양태에서, 어레이는, 예를 들어 102, 103, 104, 105, 106, 또는 107개 샘플 웰을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 어레이의 샘플 웰은 상단 개구에 대해 원위에 있는 저부 표면까지 기판 내로 연장되는 상단 개구를 포함하고, 여기서 샘플 웰은 상단 개구와 저부 표면 사이에 배치된 측벽 표면을 포함한다. 특정 실시양태에서, 측벽 표면은 제1 표면 부분을 포함하고; 저부 표면은 제2 표면 부분을 포함하고; 포스포릴 할라이드는 우선적으로 샘플 웰의 측벽 표면 상에 인-함유 층을 형성한다.
일부 측면에서, 본 출원은 샘플 웰의 하나 이상의 표면의 개질 방법을 제공한다. 일부 실시양태에서, 샘플 웰은 관심 분자 또는 반응의 국소화를 허용하는 기판의 물리적 또는 화학적 속성일 수 있는 구속 영역을 포함한다. 일부 실시양태에서, 구속 영역은, 그 표면에 커플링된 폴리펩티드 또는 핵산을 갖는 샘플 웰의 저부 표면과 같은, 관심 분자에 결합하는 기판의 표면의 별개의 영역일 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 웰은 기판 또는 장치로 제조되는 정의된 형상 및 부피를 갖는 중공 또는 웰을 포함한다. 샘플 웰은, 예를 들어, 그 전문이 본원에 참조로 포함되는 미국 출원 번호 16/555,902에 개시된 바와 같은, 관련 기술분야에 기재된 기술을 사용하여 제작될 수 있다.
도 1a는 본 출원의 측면에 따른 샘플 웰 표면 관능화의 예를 개략적으로 예시한다. 금속성 표면(102) 및 실리카 표면(104)을 갖는 샘플 웰(100)의 단면도가 나타나 있다. 예시 목적으로, 샘플 웰(100)은 상단 표면으로부터 저부 표면까지 연장되는 측벽에 의해 정의되는 것으로 도시되어 있으며, 여기서 금속성 표면(102)은 측벽 및 상단 표면 상에 형성되고, 실리카 표면(104)은 저부 표면 상에 형성된다.
일부 실시양태에서, 샘플 웰(100)을 정의하는 임의의 특징부 (측벽, 상단 표면, 저부 표면)는 상이한 또는 추가의 표면 특성을 가질 수 있음을 인지하여야 한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 샘플 웰(100)은, 실리카 표면(104)의 하나의 부분이 측벽 상에 형성되고 실리카 표면(104)의 또 다른 부분이 저부 표면 상에 형성되도록, 저부 표면의 물질 내로 연장되는 측벽에 의해 정의된다. 이 구성에서, 샘플 웰(100)의 측벽은 저부 표면에 대해 근위에 있는 표면 부분 상에 형성된 실리카 표면(104) 및 저부 표면에 대해 원위에 있는 표면 부분 상에 형성된 금속성 표면(102)을 포함한다.
공정 (I)에서, 샘플 웰(100)은, 우선적으로 실리카 표면(104)에 결합하여 관능화된 표면(106)을 형성하는 관능화제(108)로 처리된다. 관능화제(108)는 샘플 웰(100)의 저부 표면에 대한 커플링 관능기를 제공하는 커플링 모이어티를 포함한다. 나타낸 바와 같이, 일부 실시양태에서, 관능화된 표면(106)은 관능화제(108) 및 커플링 모이어티를 포함하지 않는 실란(110)을 포함한다. 따라서, 일부 실시양태에서, 관능화된 표면(106)은 샘플 웰(100)을 관능화제(108) 및 실란(110)을 포함하는 혼합물로 처리함으로써 공정 (I)에서 형성된다. 일부 실시양태에서, 관능화제(108)는 비오틴화된 실란 (예를 들어, 비오틴-PEG-실란)이고, 실란(110)은 비-비오틴화된 실란 (예를 들어, PEG-실란)이다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같은 관능화제는 커플링 모이어티를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커플링 모이어티는 공유 커플링 모이어티이다. 공유 커플링 모이어티의 예는, 제한 없이, 트랜스-시클로옥텐 (TCO) 모이어티, 테트라진 모이어티, 아지드 모이어티, 알킨 모이어티, 알데히드 모이어티, 이소시아네이트 모이어티, N-히드록시숙신이미드 모이어티, 티올 모이어티, 알켄 모이어티, 디벤조시클로옥틸 모이어티, 바이시클로(bicyclo)노닌 모이어티, 및 티아민 피로포스페이트 모이어티를 포함한다. 공유 커플링 모이어티를 포함하는 관능화제의 예는, 제한 없이, 아지드-실란 및 아지드-유기실란, 예컨대 아지드-PEG-실란 (예를 들어, 아지드-PEG3-실란, 아지드-PEG5-실란) 및 아지드-알킬실란 (예를 들어, 아지드-C11-실란)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 커플링 모이어티는 비-공유 커플링 모이어티이다. 비-공유 커플링 모이어티의 예는, 제한 없이, 비오틴 모이어티, 아비딘 단백질, 스트렙트아비딘 단백질, 렉틴 단백질, 및 SNAP-태그를 포함한다. 특정 실시양태에서, 관능화제는 우선적으로 실리카에 결합할 수 있는 모이어티를 포함한다.
특정 실시양태에서, 우선적으로 실리카에 결합할 수 있는 모이어티는 실란이다. 특정 실시양태에서, 실란은 모노-에톡시실란, 메톡시실란, 디-에톡시실란, 트리클로로실란, 또는 디-에톡시-메톡시실란이다. 특정 실시양태에서, 관능화제는 비오틴화된 실란을 포함한다.
일부 실시양태에서, 관능화제(108) 및 실란(110)은 관능화될 표면 상의 커플링 모이어티의 요망되는 밀도에 기초하여 결정된 비율로 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 관능화된 표면은 관능화제에 비해 적어도 5배 과량의 실란의 몰비로 관능화제 및 실란을 포함하는 혼합물을 사용하여 형성된다. 일부 실시양태에서, 혼합물은 관능화제에 비해 약 5배 과량 내지 약 250배 과량의 실란 (예를 들어, 관능화제에 비해 약 5배 내지 약 100배, 약 5배 내지 약 50배, 약 50배 내지 약 250배, 약 100배 내지 약 250배, 또는 약 50배 내지 약 150배 과량의 실란)을 포함한다.
공정 (II)에서, 샘플 웰(100)은 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로 처리되어 인-함유 층(112)을 형성한다. 나타낸 바와 같이, 일부 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 우선적으로 금속성 표면(102) 상에 인-함유 층(112)을 형성한다. 일부 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 약 2배 내지 약 60배 선택성으로 우선적으로 금속성 표면 (예를 들어, 샘플 웰의 제1 표면 부분) 상에 인-함유 층을 형성한다. 일부 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 약 4배 내지 약 40배 선택성으로 우선적으로 금속성 표면 상에 인-함유 층을 형성한다. 일부 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 약 8배 내지 약 20배 선택성으로 우선적으로 금속성 표면 상에 인-함유 층을 형성한다.
공정 (III)에서, 샘플 웰(100)은 적어도 하나의 실란으로 처리되어 금속성 표면(102) 및 실리카 표면(104) 상에 코팅 층(114)을 형성한다. 일부 실시양태에서, 코팅 층(114)은 샘플 웰(100)을 하나 이상의 실란 (예를 들어, 하나의 유형 또는 유형들의 혼합물의 실란)을 포함하는 단일 조성물로 처리함으로써 형성된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 코팅 층(114)은 하나 초과의 유형의 실란의 공동-침착에 의해 형성된다. 일부 실시양태에서, 코팅 층(114)은 도 1b에 예시된 바와 같이 재충전 실란화에 의해 형성된다.
도 1b는 재충전 실란화에 의한 코팅 층(114)의 형성의 일례를 개략적으로 예시한다. 공정 (i)에서, 샘플 웰(100)은 제1 실란으로 처리되어 금속성 표면(102) 및 실리카 표면(104) 상에 부분적 코팅 층(116)을 형성한다. 공정 (ii)에서, 샘플 웰(100)은 제2 실란으로 처리되어 코팅 층(114)을 형성한다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 실란은 동일하다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 실란은 상이하다 (예를 들어, 상이한 유형의 실란).
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 바와 같은 코팅 층은 표면을 증기 상에서의 하나 이상의 실란으로 처리함으로써 침착, 공동-침착, 또는 재충전 실란화에 의해 표면 상에 형성될 수 있다. 증기 상 처리에 사용될 수 있는 실란은 진공에서 유리한 비점 또는 발화점 (예를 들어, ~200℃ 미만)을 갖는 임의의 실란 화합물을 포함한다. 코팅 층 형성에 사용될 수 있는 증기 상에서의 실란의 예는 할로겐화된 실란 (예를 들어, 클로로실란, 예컨대 클로로실록산, 알킬클로로실란, 알킬디클로로실란, 알킬트리클로로실란), 알콕시실란 (예를 들어, 모노-, 디-, 및 트리알콕시실란), 수소화규소 (예를 들어, 헥실실란), 및 선형 및 시클릭 둘 다를 포함한 아자-실란 (예를 들어, 헥사메틸디실라잔), 및 선형 및 시클릭 둘 다를 포함한 티아실란 (예를 들어, 2,2,4-트리메틸-1-티아-2-실라시클로펜탄)을 포함한다. 클로로실란의 구체적 예는, 제한 없이, 헥사클로로디실록산, 클로로(헥실)디메틸실란, 헥실디클로로실란, 및 헥실트리클로로실란을 포함한다. 알콕시실란의 구체적 예는, 제한 없이, 메톡시트리메틸실란, 디메톡시디메틸실란, 및 헥실트리메톡시실란을 포함한다.
도 1a-1b에 일반적으로 도시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 코팅 층(114)의 일부는 관능화제(108)의 커플링 모이어티가 관능화된 표면(106)에 대한 관심 분자의 커플링을 위해 이용가능하게 남아 있도록 실리카 표면(104) 상에 형성된다. 도 1c는 관심 분자가 기판의 관능화된 표면에 커플링되는 일례를 예시한다. 공정 (IV)에서, 샘플 웰(100)은 관능화제(108)의 커플링 모이어티에 결합하는 관심 분자(118)와 접촉된다. 관심 분자의 예는 본원에 기재되어 있고, 제한 없이, 핵산 및 폴리펩티드 (예를 들어, 폴리펩티드 시퀀싱 반응에서의 사용을 위한 단백질 및 단백질 단편, 및 핵산 시퀀싱 반응에서의 사용을 위한 핵산 폴리머라제와 같은 중합 효소)를 포함한다.
도 2는 본 출원에 따른 표면 개질을 갖는 샘플 웰(100)의 일례를 예시하는 단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 샘플 웰(100)은 클래딩 층(204) (예를 들어, SiO2) 상에 배치된 금속 스택(202)을 통해 형성된 개구에 의해 정의된다. 일부 실시양태에서, 샘플 웰(100)은 장치 (예를 들어, 샘플 웰의 어레이를 포함하는 장치)의 표면 상에 형성된 복수의 샘플 웰 중 하나이다. 금속 스택(202)은 금속 물질(들) (예를 들어, 알루미늄, 티타늄, 구리)의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 금속 스택(202)의 일부 실시양태는 클래딩 층(204)의 상단에 근접하여 배치된 알루미늄 층(206) 및 알루미늄 층(206) 상의 질화티타늄 층(208)을 포함한다.
알루미늄 층(206)은 구리 및/또는 규소를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 알루미늄 층(206)은 대략 2% 미만의 구리 및/또는 규소를 포함할 수 있고, 약 30 nm 내지 150 nm 범위, 또는 그 범위 내의 임의의 값 또는 값들의 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 알루미늄 층은 약 65 nm이다. 질화티타늄 층(208)은 알루미늄 층(206)과 접촉된 티타늄의 층을 포함하고, 1 nm 내지 150 nm 범위, 또는 그 범위 내의 임의의 값 또는 값들의 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 질화티타늄 층(208)의 두께는 대략 80 nm이다.
샘플 웰(100)의 저부에서의 관심 분자의 커플링을 위한 선택적 화학 관능화를 용이하게 하기 위해, 샘플 웰(100)의 저부 표면은 다른 표면 (예를 들어, 샘플 웰(100)의 측벽)과 상이한 조성을 가져야 한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 샘플 웰의 저부 표면은 클래딩 층의 물질 (예를 들어, 노출된 SiO2)일 수 있고, 샘플 웰(100)의 측벽은 스페이서 물질(210)일 수 있다. 스페이서 물질(210)은 하나 이상의 금속 산화물 (예를 들어, TiO2, Al2O3, SiO2, TiN, HfO2, ZrO2, 및 Ta2O5)을 포함할 수 있다. 어레이의 상단 표면은 층(208)의 상단 표면의 산화에 의해 형성된 하나 이상의 금속 산화물 물질 (예를 들어, TiN의 산화에 의해 형성된 TiO2)을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 표면 개질 동안 및 검정 동안 사용되는 것들을 포함한, 특정 유형의 용액에 대하여 실질적으로 안정한 어레이의 노출 표면 (층(208)의 상단 표면, 샘플 웰 측벽, 저부 표면)을 갖는 것이 요망될 수 있다. 예를 들어, 검정에 사용되는 특정 조건은 부식성 용액 또는 다른 방식의 가혹한 처리 조건 (예를 들어, 높은 이온 강도 수용액, 다중 용액의 사이클링, 높은 또는 낮은 pH 용액 등)을 포함할 수 있다. 본 출원에 따라, 표면 개질 공정은 요망되는 기간 동안 이러한 용액과 접촉시 실질적으로 안정할 수 있는 노출 표면 상의 하나 이상의 층 및/또는 코팅을 갖는 어레이를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 표면 개질 기술에 따라 생성된 샘플 웰(100)은 샘플 웰(100)의 저부 표면을 정의하는 클래딩 층(204)의 노출 표면 상의 커플링 모이어티(212)를 포함하는 관능화제(108)를 포함할 수 있다. 샘플 웰(100)은 스페이서 물질(210) 및 층(208)의 상단 표면 (예를 들어, 샘플 웰(100)의 금속성 표면) 상에 형성된 인-함유 층(112)을 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, 인-함유 층(112)은 샘플 웰(100)을 우선적으로 샘플 웰(100)의 금속성 표면 상에 인-함유 층(112)을 형성하는 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로 처리함으로써 형성될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 샘플 웰(100)은 클래딩 층(204)의 노출 표면 (예를 들어, 실리카 표면) 상에, 또한 스페이서 물질(210) 및 층(208)의 상단 표면 (예를 들어, 금속성 표면) 상에 형성된 코팅 층(114)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 코팅 층(114)은 실란 코팅 층이다. 일부 실시양태에서, 본 출원의 안정한 표면 코팅은 인-함유 층(112) 및 코팅 층(114)을 포함한다.
포스포릴 할라이드
본원에 기재된 방법은 증기 상 시약으로서의 포스포릴 할라이드를 사용한다. "포스포릴 할라이드"는 >P(=O)(X1) 기 (여기서 X1은 할로겐임)를 포함하는 유기 또는 무기 화합물이다. 포스포릴 할라이드는 하기에 기재되는 바와 같은 포스포릴 모노-, 디-, 또는 트리-할라이드일 수 있다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 유기 포스포릴 할라이드이다. 용어 "유기"는 시약이 하나 이상의 탄소 원자 (즉, 적어도 하나의 탄소-함유 기)를 포함함을 의미한다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 유기 포스포릴 할라이드이고, 인-함유 층은 유기인 층이다.
포스포릴 할라이드는 증기 상에서의 사용을 위해 도움이 되는 분자량을 가져야 한다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 500, 450, 400, 350, 300, 250, 200, 또는 150 g/mol 미만의 분자량을 갖는다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 약 132 g/mol 내지 260 g/mol (포함적)의 분자량을 갖는다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 약 132 g/mol 내지 232 g/mol (포함적)의 분자량을 갖는다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 약 203 g/mol 내지 232 g/mol (포함적)의 분자량을 갖는다.
포스포릴 디할라이드
특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 포스포릴 디할라이드 (즉, -P(=O)(X1)2 기를 포함하며, 여기서 각 경우의 X1은 독립적으로 할로겐임)이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 디할라이드는 포스포릴 디클로라이드이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 디할라이드는 유기 포스포릴 디할라이드이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 디할라이드는 유기 포스포릴 디클로라이드이다.
특정 실시양태에서, 포스포릴 디할라이드는 유기 포스폰산 디할라이드 (여기서는 -P(=O)(X1)2가 탄소에 결합됨)이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 디할라이드는 유기 포스폰산 디클로라이드이다.
예를 들어, 특정 실시양태에서, 포스포릴 디할라이드는 화학식 (I):
Figure pct00002
을 갖거나 그의 염이고, 여기서:
각 경우의 X1은 독립적으로 할로겐이고;
R1은 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 헤테로아릴, -ORO, 또는 -N(RN)2이고;
각 경우의 RO는 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 산소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RO는 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성하고;
각 경우의 RN은 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 질소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RN은 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성한다.
본원에 기재된 바와 같이, 각 경우의 X1은 독립적으로 할로겐이다. 특정 실시양태에서, 각 경우의 X1은 독립적으로 -Cl 또는 -Br이다. 특정 실시양태에서, 각 경우의 X1은 -Cl이다. 특정 실시양태에서, 각 경우의 X1은 -Br이다.
특정 실시양태에서, 화학식 (I)의 화합물은 화학식:
Figure pct00003
을 갖는다.
특정 실시양태에서, R1은 임의로 치환된 알킬이다. 특정 실시양태에서, R1은 임의로 치환된 C1-10 알킬이다. 특정 실시양태에서, R1은 임의로 치환된 C1-8 알킬이다. 특정 실시양태에서, R1은 비-치환된 C1-8 알킬이다. 특정 실시양태에서, R1은 임의로 치환된 C6-8 알킬이다. 특정 실시양태에서, R1은 비-치환된 C6-8 알킬이다. 특정 실시양태에서, R1은 임의로 치환된 C6 알킬이다. 특정 실시양태에서, R1은 비-치환된 C6 알킬이다. 특정 실시양태에서, R1은 임의로 치환된 C8 알킬이다. 특정 실시양태에서, R1은 비-치환된 C8 알킬이다.
특정 실시양태에서, R1은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸, 또는 tert-부틸로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, R1은
Figure pct00004
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
예를 들어, 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드 (예를 들어, 화학식 (I)의 화합물)는 하기 화학식 중 하나의 화합물이다:
Figure pct00005
.
예를 들어, 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는
Figure pct00006
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, R1은 -ORO이다. 특정 실시양태에서, 특정 실시양태에서, R1은 -ORO이고; RO는 임의로 치환된 아릴이다. 특정 실시양태에서, 특정 실시양태에서, R1은 -ORO이고; RO는 임의로 치환된 페닐이다. 특정 실시양태에서, R1은 -ORO이고; RO는 비-치환된 페닐이다. 특정 실시양태에서, R1은 -ORO이고; RO는 할로겐 또는 -NO2로 치환된 페닐이다.
예를 들어, 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는
Figure pct00007
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
포스포릴 할라이드 (즉, 화학식 (I)의 화합물)의 다른 예는 하기를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다:
Figure pct00008
.
특정 실시양태에서, R1은 중합체 기 (예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜 (PEG))이다. 특정 실시양태에서, R1은 폴리플루오로알킬 기이다.
특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드 (즉, 화학식 (I)의 화합물)는 화학식 (I-a):
Figure pct00009
을 갖거나 그의 염이고, 여기서:
L1은 임의로 치환된 알킬렌이다.
특정 실시양태에서, 화학식 (I-a)의 화합물은 하기 화학식을 갖는다:
Figure pct00010
.
특정 실시양태에서, L1은 임의로 치환된 C1-6 알킬렌이다. 특정 실시양태에서, L1은 비-치환된 C1-6 알킬렌이다. 특정 실시양태에서, L1은 하기 화학식 중 하나를 갖는다:
Figure pct00011
.
예를 들어, 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드 (즉, 화학식 (I-a)의 화합물)는 하기와 같다:
Figure pct00012
.
포스포릴 모노할라이드
특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 포스포릴 모노할라이드 (즉, >P(=O)(X1) 기를 포함하며, 여기서 X1은 할로겐임)이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 모노할라이드는 포스포릴 모노클로라이드이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 모노할라이드는 유기 포스포릴 모노할라이드이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 모노할라이드는 유기 포스포릴 모노클로라이드이다.
특정 실시양태에서, 포스포릴 모노할라이드는 유기 포스핀산 디할라이드 (여기서는 >P(=O)(X1)2가 2개의 상이한 탄소 기에 결합됨)이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 모노할라이드는 유기 포스핀산 클로라이드이다.
특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 화학식 (II):
Figure pct00013
을 갖거나 그의 염이고, 여기서:
X1은 할로겐이고;
각 경우의 R2는 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 헤테로아릴, -ORO, 또는 -N(RN)2이거나;
또는 임의로 2개의 R2 기는 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성한다.
각 경우의 RO는 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 산소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RO는 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성하고;
각 경우의 RN은 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 질소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RN은 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성한다.
특정 실시양태에서, X1은 -Cl 또는 -Br이다. 특정 실시양태에서, X는 -Cl이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 화학식:
Figure pct00014
을 갖는다.
특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로 임의로 치환된 알킬이다. 특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로 임의로 치환된 C1-10 알킬이다. 특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로 임의로 치환된 C1-6 알킬이다. 특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로 비-치환된 C1-6 알킬이다.
특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸, 또는 tert-부틸로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로
Figure pct00015
로 이루어진 군으로부터 선택된다.
예를 들어, 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드 (즉, 화학식 (II)의 화합물)는 하기와 같다:
Figure pct00016
.
특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로 -ORO이고; 각 경우의 RO는 독립적으로 임의로 치환된 알킬이다. 특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로 -ORO이고; 각 경우의 RO는 독립적으로 임의로 치환된 C1-10 알킬이다. 특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로 -ORO이고; 각 경우의 RO는 독립적으로 임의로 치환된 C1-6 알킬이다. 특정 실시양태에서, 각 경우의 R2는 독립적으로 -ORO이고; 각 경우의 RO는 독립적으로 비-치환된 C1-6 알킬이다.
예를 들어, 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드 (즉, 화학식 (II)의 화합물)는 하기 중 하나이다:
Figure pct00017
.
포스포릴 트리할라이드
특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 포스포릴 트리할라이드 (즉, 화학식 P(=O)(X1)3을 가지며, 여기서 각 경우의 X1은 독립적으로 할로겐임)이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 포스포릴 트리클로라이드이다. 특정 실시양태에서, 포스포릴 할라이드는 포스포릴 트리브로마이드이다.
정의
화학적 정의
특정 관능기 및 화학적 용어의 정의가 하기에 보다 상세히 기재된다. 화학 원소는 원소 주기율표 (CAS 버전, Handbook of Chemistry and Physics, 75th Ed., 내부 표지)에 따라 식별되고, 특정 관능기는 일반적으로 그에 기재된 바와 같이 정의된다. 추가로, 유기 화학의 일반적 원리, 뿐만 아니라 특정 관능성 모이어티 및 반응성은 하기 문헌에 기재되어 있다: Organic Chemistry, Thomas Sorrell, University Science Books, Sausalito, 1999; Smith and March, March's Advanced Organic Chemistry, 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2001; Larock, Comprehensive Organic Transformations, VCH Publishers, Inc., New York, 1989; 및 Carruthers, Some Modern Methods of Organic Synthesis, 3rd Edition, Cambridge University Press, Cambridge, 1987.
달리 언급되지 않는 한, 본원에 도시된 구조는 또한 하나 이상의 동위원소 풍부화된 원자의 존재에서만 상이한 화합물을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 중수소 또는 삼중수소에 의한 수소의 대체, 18F로의 19F의 대체, 또는 13C 또는 14C로의 12C의 대체를 제외하고는 본 발명의 구조를 갖는 화합물도 본 개시내용의 범위 내에 있다. 이러한 화합물은, 예를 들어, 생물학적 검정에서의 분석 도구 또는 프로브로서 유용하다.
값들의 범위가 기재되는 경우, 이는 범위 내의 각각의 값 및 하위범위를 포함하도록 의도된다. 예를 들어 "C1-6 알킬"은 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C1-6, C1-5, C1-4, C1-3, C1-2, C2-6, C2-5, C2-4, C2-3, C3-6, C3-5, C3-4, C4-6, C4-5, 및 C5-6 알킬을 포함하도록 의도된다.
용어 "지방족"은 알킬, 알케닐, 알키닐, 및 카르보시클릭 기를 지칭한다. 마찬가지로, 용어 "헤테로지방족"은 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 및 헤테로시클릭 기를 지칭한다.
용어 "알킬"은 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 포화 탄화수소 기의 라디칼 ("C1-10 알킬")을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-9 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-8 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-7 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-6 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-5 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-4 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-3 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1 내지 2개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-2 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 1개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1 알킬"). 일부 실시양태에서, 알킬 기는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-6 알킬"). C1-6 알킬 기의 예는 메틸 (C1), 에틸 (C2), 프로필 (C3) (예를 들어, n-프로필, 이소프로필), 부틸 (C4) (예를 들어, n-부틸, tert-부틸, sec-부틸, 이소-부틸), 펜틸 (C5) (예를 들어, n-펜틸, 3-펜타닐, 아밀, 네오펜틸, 3-메틸-2-부타닐, 3급 아밀), 및 헥실 (C6) (예를 들어, n-헥실)을 포함한다. 알킬 기의 추가의 예는 n-헵틸 (C7), n-옥틸 (C8) 등을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 각 경우의 알킬 기는 독립적으로 비-치환되거나 ("비-치환된 알킬") 하나 이상의 치환체 (예를 들어, 할로겐, 예컨대 F)로 치환된다 ("치환된 알킬"). 특정 실시양태에서, 알킬 기는 비-치환된 C1-10 알킬 (예컨대 비-치환된 C1-6 알킬, 예를 들어, -CH3 (Me), 비-치환된 에틸 (Et), 비-치환된 프로필 (Pr, 예를 들어, 비-치환된 n-프로필 (n-Pr), 비-치환된 이소프로필 (i-Pr)), 비-치환된 부틸 (Bu, 예를 들어, 비-치환된 n-부틸 (n-Bu), 비-치환된 tert-부틸 (tert-Bu 또는 t-Bu), 비-치환된 sec-부틸 (sec-Bu), 비-치환된 이소부틸 (i-Bu))이다. 특정 실시양태에서, 알킬 기는 치환된 C1-10 알킬 (예컨대 치환된 C1-6 알킬, 예를 들어, -CF3, Bn)이다.
용어 "할로알킬"은 수소 원자 중 하나 이상이 독립적으로 할로겐, 예를 들어, 플루오로, 브로모, 클로로, 또는 아이오도로 대체된 치환된 알킬 기이다. 일부 실시양태에서, 할로알킬 모이어티는 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-8 할로알킬"). 일부 실시양태에서, 할로알킬 모이어티는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-6 할로알킬"). 일부 실시양태에서, 할로알킬 모이어티는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-4 할로알킬"). 일부 실시양태에서, 할로알킬 모이어티는 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-3 할로알킬"). 일부 실시양태에서, 할로알킬 모이어티는 1 내지 2개의 탄소 원자를 갖는다 ("C1-2 할로알킬"). 할로알킬 기의 예는 -CHF2, -CH2F, -CF3, -CH2CF3, -CF2CF3, -CF2CF2CF3, -CCl3, -CFCl2, -CF2Cl 등을 포함한다.
용어 "헤테로알킬"은, 모(parent) 사슬의 하나 이상의 말단 위치(들)에 위치한 및/또는 그 안의 (즉, 그의 인접 탄소 원자 사이에 삽입된) 산소, 질소, 또는 황으로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자 (예를 들어, 1, 2, 3, 또는 4개의 헤테로원자)를 추가로 포함하는 알킬 기를 지칭한다. 특정 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 1 내지 10개의 탄소 원자 및 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1-10 알킬")를 지칭한다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 1 내지 9개의 탄소 원자 및 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1-9 알킬")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 1 내지 8개의 탄소 원자 및 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1-8 알킬")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 1 내지 7개의 탄소 원자 및 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1-7 알킬")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 1 내지 6개의 탄소 원자 및 1개 이상의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1-6 알킬")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 1 내지 5개의 탄소 원자 및 1 또는 2개의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1-5 알킬")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 1 내지 4개의 탄소 원자 및 1 또는 2개의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1-4 알킬")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 1 내지 3개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1-3 알킬")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 1 내지 2개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1-2 알킬")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 1개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C1 알킬")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 모 사슬 내에 2 내지 6개의 탄소 원자 및 1 또는 2개의 헤테로원자를 갖는 포화 기 ("헤테로C2-6 알킬")이다. 달리 특정되지 않는 한, 각 경우의 헤테로알킬 기는 독립적으로 비-치환되거나 ("비-치환된 헤테로알킬") 하나 이상의 치환체로 치환된다 ("치환된 헤테로알킬"). 특정 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 비-치환된 헤테로C1-10 알킬이다. 특정 실시양태에서, 헤테로알킬 기는 치환된 헤테로C1-10 알킬이다.
용어 "알케닐"은 2 내지 10개의 탄소 원자 및 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합 (예를 들어, 1, 2, 3, 또는 4개의 이중 결합)을 갖는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소 기의 라디칼을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-9 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-8 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-7 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-6 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-5 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-4 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 2 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-3 알케닐"). 일부 실시양태에서, 알케닐 기는 2개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2 알케닐"). 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합은 내부 (예컨대 2-부테닐에서) 또는 말단 (예컨대 1-부테닐에서)의 것일 수 있다. C2-4 알케닐 기의 예는 에테닐 (C2), 1-프로페닐 (C3), 2-프로페닐 (C3), 1-부테닐 (C4), 2-부테닐 (C4), 부타디에닐 (C4) 등을 포함한다. C2-6 알케닐 기의 예는 상기 언급된 C2-4 알케닐 기 뿐만 아니라 펜테닐 (C5), 펜타디에닐 (C5), 헥세닐 (C6) 등을 포함한다. 알케닐의 추가의 예는 헵테닐 (C7), 옥테닐 (C8), 옥타트리에닐 (C8) 등을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 각 경우의 알케닐 기는 독립적으로 비-치환되거나 ("비-치환된 알케닐") 하나 이상의 치환체로 치환된다 ("치환된 알케닐"). 특정 실시양태에서, 알케닐 기는 비-치환된 C2-10 알케닐이다. 특정 실시양태에서, 알케닐 기는 치환된 C2-10 알케닐이다. 알케닐 기에서, 입체화학이 특정되지 않는 C=C 이중 결합 (예를 들어, -CH=CHCH3 또는
Figure pct00018
)은 (E)- 또는 (Z)-이중 결합일 수 있다.
용어 "알키닐"은 2 내지 10개의 탄소 원자 및 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합 (예를 들어, 1, 2, 3, 또는 4개의 삼중 결합)을 갖는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소 기의 라디칼 ("C2-10 알키닐")을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 2 내지 9개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-9 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-8 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 2 내지 7개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-7 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-6 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-5 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-4 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 2 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2-3 알키닐"). 일부 실시양태에서, 알키닐 기는 2개의 탄소 원자를 갖는다 ("C2 알키닐"). 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합은 내부 (예컨대 2-부티닐에서) 또는 말단 (예컨대 1-부티닐에서)의 것일 수 있다. C2-4 알키닐 기의 예는, 제한 없이, 에티닐 (C2), 1-프로피닐 (C3), 2-프로피닐 (C3), 1-부티닐 (C4), 2-부티닐 (C4) 등을 포함한다. C2-6 알케닐 기의 예는 상기 언급된 C2-4 알키닐 기 뿐만 아니라 펜티닐 (C5), 헥시닐 (C6) 등을 포함한다. 알키닐의 추가의 예는 헵티닐 (C7), 옥티닐 (C8) 등을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 각 경우의 알키닐 기는 독립적으로 비-치환되거나 ("비-치환된 알키닐") 하나 이상의 치환체로 치환된다 ("치환된 알키닐"). 특정 실시양태에서, 알키닐 기는 비-치환된 C2-10 알키닐이다. 특정 실시양태에서, 알키닐 기는 치환된 C2-10 알키닐이다.
용어 "카르보시클릴" 또는 "카르보시클릭"은 비-방향족 고리 시스템 내에 3 내지 14개의 고리 탄소 원자 및 0개의 헤테로원자를 갖는 비-방향족 시클릭 탄화수소 기의 라디칼 ("C3-14 카르보시클릴")을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 3 내지 10개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C3-10 카르보시클릴"). 일부 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 3 내지 8개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C3-8 카르보시클릴"). 일부 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 3 내지 7개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C3-7 카르보시클릴"). 일부 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 3 내지 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C3-6 카르보시클릴"). 일부 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 4 내지 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C4-6 카르보시클릴"). 일부 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 5 내지 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C5-6 카르보시클릴"). 일부 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 5 내지 10개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C5-10 카르보시클릴"). 예시적 C3-6 카르보시클릴 기는, 제한 없이, 시클로프로필 (C3), 시클로프로페닐 (C3), 시클로부틸 (C4), 시클로부테닐 (C4), 시클로펜틸 (C5), 시클로펜테닐 (C5), 시클로헥실 (C6), 시클로헥세닐 (C6), 시클로헥사디에닐 (C6) 등을 포함한다. 예시적 C3-8 카르보시클릴 기는, 제한 없이, 상기 언급된 C3-6 카르보시클릴 기 뿐만 아니라 시클로헵틸 (C7), 시클로헵테닐 (C7), 시클로헵타디에닐 (C7), 시클로헵타트리에닐 (C7), 시클로옥틸 (C8), 시클로옥테닐 (C8), 바이시클로[2.2.1]헵타닐 (C7), 바이시클로[2.2.2]옥타닐 (C8) 등을 포함한다. 예시적 C3-10 카르보시클릴 기는, 제한 없이, 상기 언급된 C3-8 카르보시클릴 기 뿐만 아니라 시클로노닐 (C9), 시클로노네닐 (C9), 시클로데실 (C10), 시클로데세닐 (C10), 옥타히드로-1H-인데닐 (C9), 데카히드로나프탈레닐 (C10), 스피로[4.5]데카닐 (C10) 등을 포함한다. 상기 예가 예시하는 바와 같이, 특정 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 모노시클릭 ("모노시클릭 카르보시클릴") 또는 폴리시클릭 (예를 들어, 융합, 브릿징 또는 스피로 고리 시스템, 예컨대 바이시클릭(bicyclic) 시스템 ("바이시클릭 카르보시클릴") 또는 트리시클릭 시스템 ("트리시클릭 카르보시클릴")을 함유함)이고, 포화될 수 있거나 하나 이상의 탄소-탄소 이중 또는 삼중 결합을 함유할 수 있다. "카르보시클릴"은 또한, 상기에 정의된 바와 같은 카르보시클릴 고리가 하나 이상의 아릴 또는 헤테로아릴 기와 융합되고, 여기서 결합점은 카르보시클릴 고리 상에 있고, 이러한 경우, 탄소 수는 계속해서 카르보시클릭 고리 시스템 내의 탄소 수를 지정하는 것인 고리 시스템을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 각 경우의 카르보시클릴 기는 독립적으로 비-치환되거나 ("비-치환된 카르보시클릴") 하나 이상의 치환체로 치환된다 ("치환된 카르보시클릴"). 특정 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 비-치환된 C3-14 카르보시클릴이다. 특정 실시양태에서, 카르보시클릴 기는 치환된 C3-14 카르보시클릴이다.
일부 실시양태에서, "카르보시클릴"은 3 내지 14개의 고리 탄소 원자를 갖는 모노시클릭, 포화 카르보시클릴 기 ("C3-14 시클로알킬")이다. 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 3 내지 10개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C3-10 시클로알킬"). 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 3 내지 8개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C3-8 시클로알킬"). 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 3 내지 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C3-6 시클로알킬"). 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 4 내지 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C4-6 시클로알킬"). 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 5 내지 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C5-6 시클로알킬"). 일부 실시양태에서, 시클로알킬 기는 5 내지 10개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C5-10 시클로알킬"). C5-6 시클로알킬 기의 예는 시클로펜틸 (C5) 및 시클로헥실 (C5)을 포함한다. C3-6 시클로알킬 기의 예는 상기 언급된 C5-6 시클로알킬 기 뿐만 아니라 시클로프로필 (C3) 및 시클로부틸 (C4)을 포함한다. C3-8 시클로알킬 기의 예는 상기 언급된 C3-6 시클로알킬 기 뿐만 아니라 시클로헵틸 (C7) 및 시클로옥틸 (C8)을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 각 경우의 시클로알킬 기는 독립적으로 비-치환되거나 ("비-치환된 시클로알킬") 하나 이상의 치환체로 치환된다 ("치환된 시클로알킬"). 특정 실시양태에서, 시클로알킬 기는 비-치환된 C3-14 시클로알킬이다. 특정 실시양태에서, 시클로알킬 기는 치환된 C3-14 시클로알킬이다.
용어 "헤테로시클릴" 또는 "헤테로시클릭"은, 고리 탄소 원자 및 1 내지 4개의 고리 헤테로원자를 가지며, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 것인, 3- 내지 14원 비-방향족 고리 시스템의 라디칼 ("3-14원 헤테로시클릴")을 지칭한다. 하나 이상의 질소 원자를 함유하는 헤테로시클릴 기에서, 결합점은 원자가가 허용함에 따라 탄소 또는 질소 원자일 수 있다. 헤테로시클릴 기는 모노시클릭 ("모노시클릭 헤테로시클릴") 또는 폴리시클릭 (예를 들어, 융합, 브릿징 또는 스피로 고리 시스템, 예컨대 바이시클릭 시스템 ("바이시클릭 헤테로시클릴") 또는 트리시클릭 시스템 ("트리시클릭 헤테로시클릴"))일 수 있고, 포화될 수 있거나 하나 이상의 탄소-탄소 이중 또는 삼중 결합을 함유할 수 있다. 헤테로시클릴 폴리시클릭 고리 시스템은 하나의 고리 또는 두 고리 모두 내에 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있다. "헤테로시클릴"은 또한, 상기에 정의된 바와 같은 헤테로시클릴 고리가 하나 이상의 카르보시클릴 기와 융합되고, 여기서 결합점은 카르보시클릴 또는 헤테로시클릴 고리 상에 있는 것인 고리 시스템, 또는 상기에 정의된 바와 같은 헤테로시클릴 고리가 하나 이상의 아릴 또는 헤테로아릴 기와 융합되고, 여기서 결합점은 헤테로시클릴 고리 상에 있고, 이러한 경우, 고리 구성원의 수는 계속해서 헤테로시클릴 고리 시스템 내의 고리 구성원의 수를 지정하는 것인 고리 시스템을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 각 경우의 헤테로시클릴은 독립적으로 비-치환되거나 ("비-치환된 헤테로시클릴") 하나 이상의 치환체로 치환된다 ("치환된 헤테로시클릴"). 특정 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는 비-치환된 3-14원 헤테로시클릴이다. 특정 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는 치환된 3-14원 헤테로시클릴이다.
일부 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는, 고리 탄소 원자 및 1-4개의 고리 헤테로원자를 가지며, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 것인, 5-10원 비-방향족 고리 시스템 ("5-10원 헤테로시클릴")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는, 고리 탄소 원자 및 1-4개의 고리 헤테로원자를 가지며, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 것인, 5-8원 비-방향족 고리 시스템 ("5-8원 헤테로시클릴")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로시클릴 기는, 고리 탄소 원자 및 1-4개의 고리 헤테로원자를 가지며, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 것인, 5-6원 비-방향족 고리 시스템 ("5-6원 헤테로시클릴")이다. 일부 실시양태에서, 5-6원 헤테로시클릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된 1-3개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 5-6원 헤테로시클릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된 1-2개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 5-6원 헤테로시클릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된 1개의 고리 헤테로원자를 갖는다.
용어 "아릴"은 방향족 고리 시스템 내에 제공된 6-14개의 고리 탄소 원자 및 0개의 헤테로원자를 갖는 모노시클릭 또는 폴리시클릭 (예를 들어, 바이시클릭 또는 트리시클릭) 4n+2 방향족 고리 시스템 (예를 들어, 시클릭 어레이 내에 공유된 6, 10, 또는 14개의 π 전자를 가짐)의 라디칼 ("C6-14 아릴")을 지칭한다. 일부 실시양태에서, 아릴 기는 6개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C6 아릴"; 예를 들어, 페닐). 일부 실시양태에서, 아릴 기는 10개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C10 아릴"; 예를 들어, 나프틸, 예컨대 1-나프틸 및 2-나프틸). 일부 실시양태에서, 아릴 기는 14개의 고리 탄소 원자를 갖는다 ("C14 아릴"; 예를 들어, 안트라실). "아릴"은 또한, 상기에 정의된 바와 같은 아릴 고리가 하나 이상의 카르보시클릴 또는 헤테로시클릴 기와 융합되고, 여기서 결합점 또는 라디칼은 아릴 고리 상에 있고, 이러한 경우, 탄소 원자 수는 계속해서 아릴 고리 시스템 내의 탄소 원자 수를 지정하는 것인 고리 시스템을 포함한다. 달리 특정되지 않는 한, 각 경우의 아릴 기는 독립적으로 비-치환되거나 ("비-치환된 아릴") 하나 이상의 치환체로 치환된다 ("치환된 아릴"). 특정 실시양태에서, 아릴 기는 비-치환된 C6-14 아릴이다. 특정 실시양태에서, 아릴 기는 치환된 C6-14 아릴이다.
용어 "헤테로아릴"은, 방향족 고리 시스템 내에 제공된 고리 탄소 원자 및 1-4개의 고리 헤테로원자를 가지며, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 것인, 5-14원 모노시클릭 또는 폴리시클릭 (예를 들어, 바이시클릭 또는 트리시클릭) 4n+2 방향족 고리 시스템 (예를 들어, 시클릭 어레이 내에 공유된 6, 10, 또는 14개의 π 전자를 가짐)의 라디칼 ("5-14원 헤테로아릴")을 지칭한다. 하나 이상의 질소 원자를 함유하는 헤테로아릴 기에서, 결합점은 원자가가 허용함에 따라 탄소 또는 질소 원자일 수 있다. 헤테로아릴 폴리시클릭 고리 시스템은 하나의 고리 또는 두 고리 모두 내에 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있다. "헤테로아릴"은, 상기에 정의된 바와 같은 헤테로아릴 고리가 하나 이상의 카르보시클릴 또는 헤테로시클릴 기와 융합되고, 여기서 결합점은 헤테로아릴 고리 상에 있고, 이러한 경우, 고리 구성원의 수는 계속해서 헤테로아릴 고리 시스템 내의 고리 구성원의 수를 지정하는 것인 고리 시스템을 포함한다. "헤테로아릴"은 또한, 상기에 정의된 바와 같은 헤테로아릴 고리가 하나 이상의 아릴 기와 융합되고, 여기서 결합점은 아릴 또는 헤테로아릴 고리 상에 있고, 이러한 경우, 고리 구성원의 수는 융합된 폴리시클릭 (아릴/헤테로아릴) 고리 시스템 내의 고리 구성원의 수를 지정하는 것인 고리 시스템을 포함한다. 하나의 고리가 헤테로원자를 함유하지 않는 폴리시클릭 헤테로아릴 기 (예를 들어, 인돌릴, 퀴놀리닐, 카르바졸릴 등)에서, 결합점은 한쪽 고리, 즉, 헤테로원자를 보유하는 고리 (예를 들어, 2-인돌릴) 또는 헤테로원자를 함유하지 않는 고리 (예를 들어, 5-인돌릴) 상에 존재할 수 있다.
일부 실시양태에서, 헤테로아릴 기는, 방향족 고리 시스템 내에 제공된 고리 탄소 원자 및 1-4개의 고리 헤테로원자를 가지며, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 것인, 5-10원 방향족 고리 시스템 ("5-10원 헤테로아릴")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로아릴 기는, 방향족 고리 시스템 내에 제공된 고리 탄소 원자 및 1-4개의 고리 헤테로원자를 가지며, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 것인, 5-8원 방향족 고리 시스템 ("5-8원 헤테로아릴")이다. 일부 실시양태에서, 헤테로아릴 기는, 방향족 고리 시스템 내에 제공된 고리 탄소 원자 및 1-4개의 고리 헤테로원자를 가지며, 여기서 각각의 헤테로원자는 독립적으로 질소, 산소, 및 황으로부터 선택되는 것인, 5-6원 방향족 고리 시스템 ("5-6원 헤테로아릴")이다. 일부 실시양태에서, 5-6원 헤테로아릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된 1-3개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 5-6원 헤테로아릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된 1-2개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 5-6원 헤테로아릴은 질소, 산소, 및 황으로부터 선택된 1개의 고리 헤테로원자를 갖는다. 달리 특정되지 않는 한, 각 경우의 헤테로아릴 기는 독립적으로 비-치환되거나 ("비-치환된 헤테로아릴") 하나 이상의 치환체로 치환된다 ("치환된 헤테로아릴"). 특정 실시양태에서, 헤테로아릴 기는 비-치환된 5-14원 헤테로아릴이다. 특정 실시양태에서, 헤테로아릴 기는 치환된 5-14원 헤테로아릴이다.
용어 "불포화 결합"은 이중 또는 삼중 결합을 지칭한다. 용어 "불포화" 또는 "부분 불포화"는 적어도 하나의 이중 또는 삼중 결합을 포함하는 모이어티를 지칭한다. 용어 "포화"는 이중 또는 삼중 결합을 함유하지 않는 모이어티를 지칭하며, 즉, 모이어티는 단지 단일 결합을 함유한다.
기에 접미사 "-엔"을 부가하는 것은 그 기가 2가 모이어티임을 나타내며, 예를 들어, 알킬렌은 알킬의 2가 모이어티이다.
달리 명시적으로 제공되지 않는 한, 기는 임의로 치환된다. 용어 "임의로 치환된"은 치환 또는 비-치환됨을 지칭한다. 특정 실시양태에서, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴 기는 임의로 치환된다. "임의로 치환된"은 치환 또는 비-치환될 수 있는 기 (예를 들어, "치환된" 또는 "비-치환된" 알킬, "치환된" 또는 "비-치환된" 알케닐, "치환된" 또는 "비-치환된" 알키닐, "치환된" 또는 "비-치환된" 헤테로알킬, "치환된" 또는 "비-치환된" 헤테로알케닐, "치환된" 또는 "비-치환된" 헤테로알키닐, "치환된" 또는 "비-치환된" 카르보시클릴, "치환된" 또는 "비-치환된" 헤테로시클릴, "치환된" 또는 "비-치환된" 아릴 또는 "치환된" 또는 "비-치환된" 헤테로아릴 기)를 지칭한다. 일반적으로, 용어 "치환된"은, 기 상에 존재하는 적어도 하나의 수소가 허용가능한 치환체, 예를 들어, 치환시 안정한 화합물, 예를 들어, 재배열, 고리화, 제거, 또는 다른 반응에 의한 것 등의 변환에 자발적으로 놓이지 않는 화합물을 제공하는 치환체로 대체됨을 의미한다. 달리 지시되지 않는 한, "치환된" 기는 기의 하나 이상의 치환가능 위치에 치환체를 갖고, 임의의 주어진 구조에서 하나 초과의 위치가 치환되는 경우, 치환체는 각각의 위치에서 동일하거나 상이하다. 용어 "치환된"은, 유기 화합물의 모든 허용가능한 치환체로의 치환을 포함하는 것으로 고려되고, 이는 안정한 화합물의 형성을 제공하는 본원에 기재된 치환체 중 임의의 것을 포함한다. 본 발명은 안정한 화합물에 도달하기 위한 임의의 및 모든 이러한 조합을 고려한다. 본 발명의 목적상, 헤테로원자, 예컨대 질소는 헤테로원자의 원자가를 만족시키고 안정한 모이어티의 형성을 제공하는 수소 치환체 및/또는 본원에 기재된 바와 같은 임의의 적합한 치환체를 가질 수 있다. 본 발명은 어떠한 방식으로든 본원에 기재된 예시적 치환체에 의해 제한되도록 의도되지 않는다.
예시적 탄소 원자 치환체는 할로겐, -CN, -NO2, -N3, -SO2H, -SO3H, -OH, -ORaa, -ON(Rbb)2, -N(Rbb)2, -N(Rbb)3 +X-, -N(ORcc)Rbb, -SH, -SRaa, -SSRcc, -C(=O)Raa, -CO2H, -CHO, -C(ORcc)3, -CO2Raa, -OC(=O)Raa, -OCO2Raa, -C(=O)N(Rbb)2, -OC(=O)N(Rbb)2, -NRbbC(=O)Raa, -NRbbCO2Raa, -NRbbC(=O)N(Rbb)2, -C(=NRbb)Raa, -C(=NRbb)ORaa, -OC(=NRbb)Raa, -OC(=NRbb)ORaa, -C(=NRbb)N(Rbb)2, -OC(=NRbb)N(Rbb)2, -NRbbC(=NRbb)N(Rbb)2, -C(=O)NRbbSO2Raa, -NRbbSO2Raa, -SO2N(Rbb)2, -SO2Raa, -SO2ORaa, -OSO2Raa, -S(=O)Raa, -OS(=O)Raa, -Si(Raa)3, -OSi(Raa)3 -C(=S)N(Rbb)2, -C(=O)SRaa, -C(=S)SRaa, -SC(=S)SRaa, -SC(=O)SRaa, -OC(=O)SRaa, -SC(=O)ORaa, -SC(=O)Raa, -P(=O)(Raa)2, -P(=O)(ORcc)2, -OP(=O)(Raa)2, -OP(=O)(ORcc)2, -P(=O)(N(Rbb)2)2, -OP(=O)(N(Rbb)2)2, -NRbbP(=O)(Raa)2, -NRbbP(=O)(ORcc)2, -NRbbP(=O)(N(Rbb)2)2, -P(Rcc)2, -P(ORcc)2, -P(Rcc)3 +X-, -P(ORcc)3 +X-, -P(Rcc)4, -P(ORcc)4, -OP(Rcc)2, -OP(Rcc)3 +X-, -OP(ORcc)2, -OP(ORcc)3 +X-, -OP(Rcc)4, -OP(ORcc)4, -B(Raa)2, -B(ORcc)2, -BRaa(ORcc), C1-10 알킬, C1-10 퍼할로알킬, C2-10 알케닐, C2-10 알키닐, 헤테로C1-10 알킬, 헤테로C2-10 알케닐, 헤테로C2-10 알키닐, C3-10 카르보시클릴, 3-14원 헤테로시클릴, C6-14 아릴, 및 5-14원 헤테로아릴을 포함하나, 이에 제한되지는 않으며, 여기서 각각의 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 Rdd 기로 치환되고; 여기서 X-는 반대이온이거나;
또는 탄소 원자 상의 2개의 같은자리 수소는 =O, =S, =NN(Rbb)2, =NNRbbC(=O)Raa, =NNRbbC(=O)ORaa, =NNRbbS(=O)2Raa, =NRbb, 또는 =NORcc 기로 대체되고;
각 경우의 Raa는, 독립적으로, C1-10 알킬, C1-10 퍼할로알킬, C2-10 알케닐, C2-10 알키닐, 헤테로C1-10 알킬, 헤테로C2-10 알케닐, 헤테로C2-10 알키닐, C3-10 카르보시클릴, 3-14원 헤테로시클릴, C6-14 아릴, 및 5-14원 헤테로아릴로부터 선택되거나, 또는 2개의 Raa 기는 연합되어 3-14원 헤테로시클릴 또는 5-14원 헤테로아릴 고리를 형성하며, 여기서 각각의 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 Rdd 기로 치환되고;
각 경우의 Rbb는, 독립적으로, 수소, -OH, -ORaa, -N(Rcc)2, -CN, -C(=O)Raa, -C(=O)N(Rcc)2, -CO2Raa, -SO2Raa, -C(=NRcc)ORaa, -C(=NRcc)N(Rcc)2, -SO2N(Rcc)2, -SO2Rcc, -SO2ORcc, -SORaa, -C(=S)N(Rcc)2, -C(=O)SRcc, -C(=S)SRcc, -P(=O)(Raa)2, -P(=O)(ORcc)2, -P(=O)(N(Rcc)2)2, C1-10 알킬, C1-10 퍼할로알킬, C2-10 알케닐, C2-10 알키닐, 헤테로C1-10 알킬, 헤테로C2-10 알케닐, 헤테로C2-1 0알키닐, C3-10 카르보시클릴, 3-14원 헤테로시클릴, C6-14 아릴, 및 5-14원 헤테로아릴로부터 선택되거나, 또는 2개의 Rbb 기는 연합되어 3-14원 헤테로시클릴 또는 5-14원 헤테로아릴 고리를 형성하며, 여기서 각각의 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 Rdd 기로 치환되고; 여기서 X-는 반대이온이고; 각 경우의 Rcc는, 독립적으로, 수소, C1-10 알킬, C1-10 퍼할로알킬, C2-10 알케닐, C2-10 알키닐, 헤테로C1-10 알킬, 헤테로C2-10 알케닐, 헤테로C2-10 알키닐, C3-10 카르보시클릴, 3-14원 헤테로시클릴, C6-14 아릴, 및 5-14원 헤테로아릴로부터 선택되거나, 또는 2개의 Rcc 기는 연합되어 3-14원 헤테로시클릴 또는 5-14원 헤테로아릴 고리를 형성하며, 여기서 각각의 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 Rdd 기로 치환되고; 각 경우의 Rdd는, 독립적으로, 할로겐, -CN, -NO2, -N3, -SO2H, -SO3H, -OH, -ORee, -ON(Rff)2, -N(Rff)2, -N(Rff)3 +X-, -N(ORee)Rff, -SH, -SRee, -SSRee, -C(=O)Ree, -CO2H, -CO2Ree, -OC(=O)Ree, -OCO2Ree, -C(=O)N(Rff)2, -OC(=O)N(Rff)2, -NRffC(=O)Ree, -NRffCO2Ree, -NRffC(=O)N(Rff)2, -C(=NRff)ORee, -OC(=NRff)Ree, -OC(=NRff)ORee, -C(=NRff)N(Rff)2, -OC(=NRff)N(Rff)2, -NRffC(=NRff)N(Rff)2, -NRffSO2Ree, -SO2N(Rff)2, -SO2Ree, -SO2ORee, -OSO2Ree, -S(=O)Ree, -Si(Ree)3, -OSi(Ree)3, -C(=S)N(Rff)2, -C(=O)SRee, -C(=S)SRee, -SC(=S)SRee, -P(=O)(ORee)2, -P(=O)(Ree)2, -OP(=O)(Ree)2, -OP(=O)(ORee)2, C1-6 알킬, C1-6 퍼할로알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, 헤테로C1-6 알킬, 헤테로C2-6 알케닐, 헤테로C2-6 알키닐, C3-10 카르보시클릴, 3-10원 헤테로시클릴, C6-10 아릴, 5-10원 헤테로아릴로부터 선택되며, 여기서 각각의 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 Rgg 기로 치환되거나, 또는 2개의 같은자리 Rdd 치환체는 연합되어 =O 또는 =S를 형성할 수 있고; 여기서 X-는 반대이온이고; 각 경우의 Ree는, 독립적으로, C1-6 알킬, C1-6 퍼할로알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, 헤테로C1-6 알킬, 헤테로C2-6 알케닐, 헤테로C2-6 알키닐, C3-10 카르보시클릴, C6-10 아릴, 3-10원 헤테로시클릴, 및 3-10원 헤테로아릴로부터 선택되고, 여기서 각각의 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 Rgg 기로 치환되고; 각 경우의 Rff는, 독립적으로, 수소, C1-6 알킬, C1-6 퍼할로알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, 헤테로C1-6 알킬, 헤테로C2-6 알케닐, 헤테로C2-6 알키닐, C3-10 카르보시클릴, 3-10원 헤테로시클릴, C6-10 아릴 및 5-10원 헤테로아릴로부터 선택되거나, 또는 2개의 Rff 기는 연합되어 3-10원 헤테로시클릴 또는 5-10원 헤테로아릴 고리를 형성하며, 여기서 각각의 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 Rgg 기로 치환되고; 각 경우의 Rgg는, 독립적으로, 할로겐, -CN, -NO2, -N3, -SO2H, -SO3H, -OH, -OC1-6 알킬, -ON(C1-6 알킬)2, -N(C1-6 알킬)2, -N(C1-6 알킬)3 +X-, -NH(C1-6 알킬)2 +X-, -NH2(C1-6 알킬)+X-, -NH3 +X-, -N(OC1-6 알킬)(C1-6 알킬), -N(OH)(C1-6 알킬), -NH(OH), -SH, -SC1-6 알킬, -SS(C1-6 알킬), -C(=O)(C1-6 알킬), -CO2H, -CO2(C1-6 알킬), -OC(=O)(C1-6 알킬), -OCO2(C1-6 알킬), -C(=O)NH2, -C(=O)N(C1-6 알킬)2, -OC(=O)NH(C1-6 알킬), -NHC(=O)(C1-6 알킬), -N(C1-6 알킬)C(=O)( C1-6 알킬), -NHCO2(C1-6 알킬), -NHC(=O)N(C1-6 알킬)2, -NHC(=O)NH(C1-6 알킬), -NHC(=O)NH2, -C(=NH)O(C1-6 알킬), -OC(=NH)(C1-6 알킬), -OC(=NH)OC1-6 알킬, -C(=NH)N(C1-6 알킬)2, -C(=NH)NH(C1-6 알킬), -C(=NH)NH2, -OC(=NH)N(C1-6 알킬)2, -OC(=NH)NH(C1-6 알킬), -OC(=NH)NH2, -NHC(=NH)N(C1-6 알킬)2, -NHC(=NH)NH2, -NHSO2(C1-6 알킬), -SO2N(C1-6 알킬)2, -SO2NH(C1-6 알킬), -SO2NH2, -SO2(C1-6 알킬), -SO2O(C1-6 알킬), -OSO2(C1-6 알킬), -SO(C1-6 알킬), -Si(C1-6 알킬)3, -OSi(C1-6 알킬)3 -C(=S)N(C1-6 알킬)2, C(=S)NH(C1-6 알킬), C(=S)NH2, -C(=O)S(C1-6 알킬), -C(=S)SC1-6 알킬, -SC(=S)SC1-6 알킬, -P(=O)(OC1-6 알킬)2, -P(=O)(C1-6 알킬)2, -OP(=O)(C1-6 알킬)2, -OP(=O)(OC1-6 알킬)2, C1-6 알킬, C1-6 퍼할로알킬, C2-6 알케닐, C2-6 알키닐, 헤테로C1-6 알킬, 헤테로C2-6 알케닐, 헤테로C2-6 알키닐, C3-10 카르보시클릴, C6-10 아릴, 3-10원 헤테로시클릴, 5-10원 헤테로아릴이거나; 또는 2개의 같은자리 Rgg 치환체는 연합되어 =O 또는 =S를 형성할 수 있고; 여기서 X-는 반대이온이다.
용어 "할로" 또는 "할로겐"은 플루오린 (플루오로, -F), 염소 (클로로, -Cl), 브로민 (브로모, -Br), 또는 아이오딘 (아이오도, -I)을 지칭한다.
용어 "아실"은 일반 화학식 -C(=O)RX1, -C(=O)ORX1, -C(=O)-O-C(=O)RX1, -C(=O)SRX1, -C(=O)N(RX1)2, -C(=S)RX1, -C(=S)N(RX1)2, -C(=S)O(RX1), -C(=S)S(RX1), -C(=NRX1)RX1, -C(=NRX1)ORX1, -C(=NRX1)SRX1, 및 -C(=NRX1)N(RX1)2를 갖는 기를 지칭하며, 여기서 RX1은 수소; 할로겐; 치환된 또는 비-치환된 히드록실; 치환된 또는 비-치환된 티올; 치환된 또는 비-치환된 아미노; 치환된 또는 비-치환된 아실, 시클릭 또는 비-시클릭(acyclic), 치환된 또는 비-치환된, 분지형 또는 비-분지형 지방족; 시클릭 또는 비-시클릭, 치환된 또는 비-치환된, 분지형 또는 비-분지형 헤테로지방족; 시클릭 또는 비-시클릭, 치환된 또는 비-치환된, 분지형 또는 비-분지형 알킬; 시클릭 또는 비-시클릭, 치환된 또는 비-치환된, 분지형 또는 비-분지형 알케닐; 치환된 또는 비-치환된 알키닐; 치환된 또는 비-치환된 아릴, 치환된 또는 비-치환된 헤테로아릴, 지방족옥시, 헤테로지방족옥시, 알킬옥시, 헤테로알킬옥시, 아릴옥시, 헤테로아릴옥시, 지방족티옥시, 헤테로지방족티옥시, 알킬티옥시, 헤테로알킬티옥시, 아릴티옥시, 헤테로아릴티옥시, 모노- 또는 디- 지방족아미노, 모노- 또는 디- 헤테로지방족아미노, 모노- 또는 디- 알킬아미노, 모노- 또는 디- 헤테로알킬아미노, 모노- 또는 디-아릴아미노, 또는 모노- 또는 디-헤테로아릴아미노이거나; 또는 2개의 RX1 기는 함께 5- 내지 6원 헤테로시클릭 고리를 형성한다. 예시적 아실 기는 알데히드 (-CHO), 카르복실산 (-CO2H), 케톤, 아실 할라이드, 에스테르, 아미드, 이민, 카르보네이트, 카르바메이트, 및 우레아를 포함한다. 아실 치환체는 안정한 모이어티의 형성을 제공하는 본원에 기재된 임의의 치환체 (예를 들어, 각각 추가로 치환될 수 있거나 치환되지 않을 수 있는, 지방족, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로지방족, 헤테로시클릭, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 옥소, 이미노, 티오옥소, 시아노, 이소시아노, 아미노, 아지도, 니트로, 히드록실, 티올, 할로, 지방족아미노, 헤테로지방족아미노, 알킬아미노, 헤테로알킬아미노, 아릴아미노, 헤테로아릴아미노, 알킬아릴, 아릴알킬, 지방족옥시, 헤테로지방족옥시, 알킬옥시, 헤테로알킬옥시, 아릴옥시, 헤테로아릴옥시, 지방족티옥시, 헤테로지방족티옥시, 알킬티옥시, 헤테로알킬티옥시, 아릴티옥시, 헤테로아릴티옥시, 아실옥시 등)를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
질소 원자는 원자가가 허용함에 따라 치환되거나 비-치환될 수 있고, 1급, 2급, 3급, 및 4급 질소 원자를 포함한다. 예시적 질소 원자 치환체는 수소, -OH, -ORaa, -N(Rcc)2, -CN, -C(=O)Raa, -C(=O)N(Rcc)2, -CO2Raa, -SO2Raa, -C(=NRbb)Raa, -C(=NRcc)ORaa, -C(=NRcc)N(Rcc)2, -SO2N(Rcc)2, -SO2Rcc, -SO2ORcc, -SORaa, -C(=S)N(Rcc)2, -C(=O)SRcc, -C(=S)SRcc, -P(=O)(ORcc)2, -P(=O)(Raa)2, -P(=O)(N(Rcc)2)2, C1-10 알킬, C1-10 퍼할로알킬, C2-10 알케닐, C2-10 알키닐, 헤테로C1-10알킬, 헤테로C2-10알케닐, 헤테로C2-10알키닐, C3-10 카르보시클릴, 3-14원 헤테로시클릴, C6-14 아릴, 및 5-14원 헤테로아릴을 포함하나, 이에 제한되지는 않거나, 또는 N 원자에 결합된 2개의 Rcc 기는 연합되어 3-14원 헤테로시클릴 또는 5-14원 헤테로아릴 고리를 형성하며, 여기서 각각의 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아릴, 및 헤테로아릴은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 Rdd 기로 치환되며, 여기서 Raa, Rbb, Rcc 및 Rdd는 상기에 정의된 바와 같다.
특정 실시양태에서, 질소 원자 상에 존재하는 치환체는 질소 보호 기 (또한 본원에서 "아미노 보호 기"로서 언급됨)이다. 질소 보호 기는 -OH, -ORaa, -N(Rcc)2, -C(=O)Raa, -C(=O)N(Rcc)2, -CO2Raa, -SO2Raa, -C(=NRcc)Raa, -C(=NRcc)ORaa, -C(=NRcc)N(Rcc)2, -SO2N(Rcc)2, -SO2Rcc, -SO2ORcc, -SORaa, -C(=S)N(Rcc)2, -C(=O)SRcc, -C(=S)SRcc, C1-10 알킬 (예를 들어, 아르알킬, 헤테로아르알킬), C2-10 알케닐, C2-10 알키닐, 헤테로C1-10 알킬, 헤테로C2-10 알케닐, 헤테로C2-10 알키닐, C3-10 카르보시클릴, 3-14원 헤테로시클릴, C6-14 아릴, 및 5-14원 헤테로아릴 기를 포함하나, 이에 제한되지는 않으며, 여기서 각각의 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐, 카르보시클릴, 헤테로시클릴, 아르알킬, 아릴, 및 헤테로아릴은 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 또는 5개의 Rdd 기로 치환되며, 여기서 Raa, Rbb, Rcc 및 Rdd는 본원에 정의된 바와 같다. 질소 보호 기는 관련 기술분야에 널리 공지되어 있고, 본원에 참조로 포함되는 하기 문헌에 상세히 기재된 것들을 포함한다: Protecting Groups in Organic Synthesis, T. W. Greene and P. G. M. Wuts, 3rd edition, John Wiley & Sons, 1999.
특정 실시양태에서, 산소 원자 상에 존재하는 치환체는 산소 보호 기 (또한 본원에서 "히드록실 보호 기"로서 언급됨)이다. 산소 보호 기는 -Raa, -N(Rbb)2, -C(=O)SRaa, -C(=O)Raa, -CO2Raa, -C(=O)N(Rbb)2, -C(=NRbb)Raa, -C(=NRbb)ORaa, -C(=NRbb)N(Rbb)2, -S(=O)Raa, -SO2Raa, -Si(Raa)3, -P(Rcc)2, -P(Rcc)3 +X-, -P(ORcc)2, -P(ORcc)3 +X-, -P(=O)(Raa)2, -P(=O)(ORcc)2, 및 -P(=O)(N(Rbb)2)2를 포함하나, 이에 제한되지는 않으며, 여기서 X-, Raa, Rbb, 및 Rcc는 본원에 정의된 바와 같다. 산소 보호 기는 관련 기술분야에 널리 공지되어 있고, 본원에 참조로 포함되는 하기 문헌에 상세히 기재된 것들을 포함한다: Protecting Groups in Organic Synthesis, T. W. Greene and P. G. M. Wuts, 3rd edition, John Wiley & Sons, 1999.
특정 실시양태에서, 황 원자 상에 존재하는 치환체는 황 보호 기 (또한 본원에서 "티올 보호 기"로서 언급됨)이다. 황 보호 기는 -Raa, -N(Rbb)2, -C(=O)SRaa, -C(=O)Raa, -CO2Raa, -C(=O)N(Rbb)2, -C(=NRbb)Raa, -C(=NRbb)ORaa, -C(=NRbb)N(Rbb)2, -S(=O)Raa, -SO2Raa, -Si(Raa)3, -P(Rcc)2, -P(Rcc)3 +X-, -P(ORcc)2, -P(ORcc)3 +X-, -P(=O)(Raa)2, -P(=O)(ORcc)2, 및 -P(=O)(N(Rbb)2)2를 포함하나, 이에 제한되지는 않으며, 여기서 Raa, Rbb, 및 Rcc는 본원에 정의된 바와 같다. 황 보호 기는 관련 기술분야에 널리 공지되어 있고, 본원에 참조로 포함되는 하기 문헌에 상세히 기재된 것들을 포함한다: Protecting Groups in Organic Synthesis, T. W. Greene and P. G. M. Wuts, 3rd edition, John Wiley & Sons, 1999.
본원에서 사용되는 바와 같이, 어구 "적어도 하나의 경우"는 1, 2, 3, 4개, 또는 그 초과의 경우를 지칭할 뿐만 아니라, 일정 범위, 예컨대 1 내지 4개, 1 내지 3개, 1 내지 2개, 2 내지 4개, 2 내지 3개, 또는 3 내지 4개의 경우 (포함적)를 포함한다.
"비-수소 기"는 수소가 아닌 특정 변수에 대해 정의된 임의의 기를 지칭한다.
이들 및 다른 예시적 치환체는 상세한 설명, 실시예, 및 청구범위에 보다 상세히 기재된다. 본 발명은 어떠한 방식으로든 치환체에 대한 상기 예시적 목록에 의해 제한되도록 의도되지 않는다.
기타 정의
본원에서 사용되는 바와 같이, "단백질", "펩티드", 또는 "폴리펩티드"는 펩티드 결합에 의해 함께 연결된 아미노산 잔기의 중합체를 포함한다. 상기 용어는 임의의 크기, 구조, 또는 기능의 단백질, 폴리펩티드, 및 펩티드를 지칭한다. 전형적으로, 단백질은 적어도 3개의 아미노산 길이일 것이다. 단백질은 개개의 단백질 또는 단백질의 집합을 지칭할 수 있다. 본 발명의 단백질은 바람직하게는 단지 천연 아미노산을 함유하지만, 비-천연 아미노산 (즉, 자연에서 나타나지 않지만 폴리펩티드 사슬 중에 혼입될 수 있는 화합물) 및/또는 관련 기술분야에 공지되어 있는 바와 같은 아미노산 유사체가 대안적으로 사용될 수 있다. 또한, 단백질 내의 아미노산 중 하나 이상이, 예를 들어, 탄수화물 기, 히드록실 기, 포스페이트 기, 파르네실 기, 이소파르네실 기, 지방산 기, 컨쥬게이션 또는 관능화를 위한 링커와 같은 화학적 엔티티(entity)의 첨가, 또는 다른 변형에 의해 변형될 수 있다. 단백질은 또한 단일 분자일 수 있거나 다분자 복합체일 수 있다. 단백질은 자연 발생 단백질 또는 펩티드의 단편일 수 있다. 단백질은 자연 발생, 재조합, 합성, 또는 이들의 임의의 조합의 단백질일 수 있다.
용어 "폴리뉴클레오티드", "뉴클레오티드 서열", "핵산", "핵산 분자", "핵산 서열", 및 "올리고뉴클레오티드"는 DNA 및 RNA 내의 일련의 뉴클레오티드 염기 (또한 "뉴클레오티드"라 불림)를 지칭하며, 2개 이상의 뉴클레오티드의 임의의 사슬을 의미한다. 폴리뉴클레오티드는 키메라 혼합물 또는 그의 유도체 또는 변형물, 단일-가닥 또는 이중-가닥일 수 있다. 올리고뉴클레오티드는, 예를 들어, 분자의 안정성, 그의 혼성화 파라미터 등을 개선시키기 위해, 염기 모이어티, 당 모이어티, 또는 포스페이트 백본에서 변형될 수 있다. 안티센스 올리고뉴클레오티드는, 5-플루오로우라실, 5-브로모우라실, 5-클로로우라실, 5-아이오도우라실, 하이포크산틴, 크산틴, 4-아세틸시토신, 5-(카르복시히드록실메틸) 우라실, 5-카르복시메틸아미노메틸-2-티오우리딘, 5-카르복시메틸아미노메틸우라실, 디히드로우라실, 베타-D-갈락토실퀘오신, 이노신, N6-이소펜테닐아데닌, 1-메틸구아닌, 1-메틸이노신, 2,2-디메틸구아닌, 2-메틸아데닌, 2-메틸구아닌, 3-메틸시토신, 5-메틸시토신, N6-아데닌, 7-메틸구아닌, 5-메틸아미노메틸우라실, 5-메톡시아미노메틸-2-티오우라실, 베타-D-만노실퀘오신, 5'-메톡시카르복시메틸우라실, 5-메톡시우라실, 2-메틸티오-N6-이소펜테닐아데닌, 와이부톡소신, 슈도우라실, 퀘오신, 2-티오시토신, 5-메틸-2-티오우라실, 2-티오우라실, 4-티오우라실, 5-메틸우라실, 우라실-5-옥시아세트산 메틸에스테르, 우라실-5-옥시아세트산, 5-메틸-2-티오우라실, 3-(3-아미노-3-N-2-카르복시프로필) 우라실, 티오-구아닌, 및 2,6-디아미노퓨린을 포함하나, 이에 제한되지는 않는 군으로부터 선택된 변형된 염기 모이어티를 포함할 수 있다. 뉴클레오티드 서열은 전형적으로 유전 정보를 가지며, 이는 단백질 및 효소를 만들기 위한 세포 기계에 의해 사용되는 정보를 포함한다. 이들 용어는 이중- 또는 단일-가닥 게놈 및 cDNA, RNA, 임의의 합성 및 유전자 조작된 폴리뉴클레오티드, 및 센스 및 안티센스 폴리뉴클레오티드 둘 다를 포함한다. 이는 단일- 및 이중-가닥 분자, 즉, DNA-DNA, DNA-RNA 및 RNA-RNA 하이브리드, 뿐만 아니라 아미노산 백본에 대한 염기의 컨쥬게이션에 의해 형성된 "단백질 핵산" (PNA)을 포함한다. 이는 또한 탄수화물 또는 지질 함유 핵산을 포함한다. 예시적 DNA는 단일-가닥 DNA (ssDNA), 이중-가닥 DNA (dsDNA), 플라스미드 DNA (pDNA), 게놈 DNA (gDNA), 상보적 DNA (cDNA), 안티센스 DNA, 염록체 DNA (ctDNA 또는 cpDNA), 미세위성 DNA, 미토콘드리아 DNA (mtDNA 또는 mDNA), 운동핵 DNA (kDNA), 프로바이러스, 리소겐, 반복 DNA, 위성 DNA, 및 바이러스 DNA를 포함한다. 예시적 RNA는 단일-가닥 RNA (ssRNA), 이중-가닥 RNA (dsRNA), 소 간섭 RNA (siRNA), 메신저 RNA (mRNA), 전구체 메신저 RNA (pre-mRNA), 소 헤어핀 RNA 또는 짧은 헤어핀 RNA (shRNA), 마이크로RNA (miRNA), 가이드 RNA (gRNA), 전이 RNA (tRNA), 안티센스 RNA (asRNA), 이형 핵 RNA (hnRNA), 코딩 RNA, 비-코딩 RNA (ncRNA), 긴 비-코딩 RNA (긴 ncRNA 또는 lncRNA), 위성 RNA, 바이러스 위성 RNA, 신호 인식 입자 RNA, 소 세포질 RNA, 소 핵 RNA (snRNA), 리보솜 RNA (rRNA), Piwi-상호작용 RNA (piRNA), 폴리이노신산, 리보자임, 플렉시자임, 소 핵인(nucleolar) RNA (snoRNA), 스플라이싱 리더 RNA, 바이러스 RNA, 및 바이러스 위성 RNA를 포함한다.
실시예
본 발명의 이들 및 다른 측면은, 본 발명의 특정 구체적 실시양태를 예시하도록 의도되지만 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 그의 범위를 제한하도록 의도되지는 않는 하기 실시예를 고려함에 따라 추가로 인지될 것이다.
실시예 1. 표면 개질을 위한 증기 상 포스폰산 디클로라이드
표면 개질에 대한 증기 상 포스폰산 디클로라이드의 선택성을 접촉각 측정 및 X선 광전자 분광학 (XPS)에 의해 평가하였다. TiO2 및 SiO2로 구성된 표면 영역을 갖는 쿠폰을 화학 증착에 의해 증기 상 옥틸포스폰산 디클로라이드 (PDC)로 처리하였고, 이는 소수성 특징을 갖는 표면 코팅을 형성할 것으로 예상되었다.
선택성 실험으로부터의 실시예 결과가 도 3에 나타나 있다. 표면-개질된 쿠폰의 TiO2 측면은 습윤성 측정으로부터 높은 접촉각 (~99°)을 생성하였고 (도 3, 좌측 이미지), XPS 측정에 기초하여 높은 인 신호를 나타내었다 (도 3, 좌측 스펙트럼). SiO2 측면은 습윤성 측정으로부터 비교적 더 낮은 접촉각 (~30°)을 생성하였고 (도 3, 우측 이미지), XPS 측정에 기초하여 검출불가능한 인 신호를 나타내었다 (도 3, 우측 스펙트럼). 이들 결과는, PDC의 증착이 높은 선택성으로 실리카 표면에 비해 금속 산화물 표면 상에 코팅을 형성함을 보여준다.
액체 상 헥실포스폰산 (HPA) 또는 증기 상 PDC를 사용하여 형성된 코팅의 표면 피복을 비교하였다. XPS 및 원자력 현미경법 (AFM)으로부터의 데이터에 기초하여, 증기 상 PDC 코팅은 액체 상 코팅에 비해 보다 균일한 포맷으로 보다 우수한 피복을 달성하였다 (도 4a-4b). HPA 코팅된 표면은 높이가 약 2.7 nm인 투명한 패치를 나타내었으며, 이는 말단-말단 스택화된 2-3개의 HPA 분자의 대략적인 크기이다 (도 4a). 비교에 의해, 증기 상 PDC 코팅에 대한 XPS 및 AFM 데이터는 보다 고른 표면 분포 및 피복을 갖는 균일한 단층의 형성과 일치하였다 (도 4b).
실시예 2. 부식성 반응 조건에 대한 안정한 실란 표면 코팅
생물학적 반응 (예를 들어, 시퀀싱) 동안 부식성 반응 조건은 잠재적으로 어레이 상의 구멍 구조의 부식 및 관능화된 저부 표면 상의 관능성 모이어티의 분열을 야기할 수 있다. 이러한 조건을 용인할 수 있는 안정한 코팅 층을 제공하기 위해, 관능화된 실리카 표면 및 금속 산화물 측벽을 갖는 샘플 웰을 헥사클로로디실록산 (HCDS) 및 실란 가교 코팅을 사용하여 실란화하였다.
HCDS를 사용하여 저부 표면에서 관능성 모이어티 (말단 아지드 관능기)의 접근을 차단하지 않으면서 비교적 두꺼운 실란 표면 코팅을 도입하였다. 관능성 모이어티가 결합 또는 반응을 위해 접근가능하도록 보장하기 위해 공정 시간을 최적화하였고, 처리되지 않은 대조군에 비해 24시간에 걸친 강산 중에서의 침지 후 실란화된 기판의 XPS에 의해 안정성을 평가하였다. 결과는 가혹한 화학적 조건이 HCDS 코팅에 의해 잘 용인됨을 나타내었다 (도 5). 상이한 실란 가교 코팅 (아미노프로필트리메톡시실란 또는 헥실트리클로로실란)을 HCDS 코팅에 적용하였고, 둘 다 생물학적 시퀀싱 반응에서 높은 내구성 및 성능을 나타내었다.
실시예 3. 실란화에 대한 이전 유기인 표면 코팅의 효과
금속 산화물 표면 부분 및 실리카 표면 부분을 갖는 샘플 웰 어레이를 사용하여, 개개의 샘플 웰의 관능화된 실리카 표면에 대하여 관심 분자를 부동화시킴으로써 생물학적 반응을 모니터링하였다. 표면 개질 전에, 관능화된 실리카 표면의 제조를 위한 공정은 실란화에 의한 실리카 표면의 관능화 전에 유기인 코팅으로 금속 산화물 표면을 먼저 패시베이션하는 것을 수반하였다. 이러한 공정은, 유기인 코팅이 금속 산화물 표면의 실란화를 차단하여 실리카 표면의 선택적 관능화를 촉진시킨다는 가정 하에 수행되었다.
다중 어레이 공정 배치에 걸쳐 금속 산화물 표면의 코팅 조성물에 대한 XPS로부터의 데이터 축적 후, 유기인 코팅으로부터의 인 ("P 백분율")과 하류 비오틴화 실란화 코팅으로부터의 규소 ("Si 백분율") 사이에서 명백한 양의 비례 상관관계가 관찰되었다 (도 6). 이 관찰은 유기인 코팅의 양 증가가 금속 산화물 표면의 실란화를 촉진시켰음을 나타내었고, 이는 유기인 코팅이 실란화를 차단한다는 가정과 불일치되었다.
유기인 코팅이 하류 실란화를 촉진시킨다는 가능성을 추가로 평가하기 위해, 유기인 코팅 (증기 상 PDC에 의해 형성됨)을 갖는, 또한 갖지 않는 샘플 웰 어레이를 증기 상에서의 트리알콕시 실란으로 처리하였고, 실란화된 금속 산화물 표면을 XPS에 의해 분석하였다. 중복 실험에 대한 결과가 표 1에 나타나 있다.
표 1. 실란화에 대한 이전 PDC 처리의 효과를 보여주는 XPS 결과
Figure pct00019
표 1에서의 XPS 결과는, 유기인 코팅된 금속 산화물 표면 상의 실란의 양이 유기인 코팅을 갖지 않는 금속 산화물 표면 상의 실란의 양보다 대략 60-70% 더 높았음을 보여준다. 이 데이터는, 유기인 코팅이 금속 산화물 표면의 하류 실란화를 촉진시킴을 나타내는 초기 관찰을 확인시켜 주었다.
비오틴-실란에 의한 관능화의 표면 선택성에 대한 이전 유기인 코팅의 효과를 비행시간 이차 이온 질량 분광측정법 (TOF-SIMS)에 의해 정량적으로 특성화하였다. 실리카 (SiO2) 및 금속 산화물 (TiO2) 표면 둘 다에 대한 비오틴-실란의 특징적 단편 피크를 결정하기 위해 대조군 실험을 먼저 수행하였다. 대조군 실험 동안 얻어진 스펙트럼에 기초하여 (도 7), TiO2 및 SiO2 표면 둘 다에 대한 비오틴의 특유의 단편 피크는 하기와 같이 식별되었다: CN-, CNO-, C2H5O+.
유기인 코팅을 갖는, 또한 갖지 않는 SiO2 표면 및 TiO2 표면을 갖는 기판을 각각 비오틴-PEG-실란으로 처리하고, 비오틴화된 실란화된 기판을 TOF-SIMS에 적용하였다. 단편 피크의 상대적 양을 정량화하였고, 이들 결과가 도 8에 나타나 있다. PO2 -로부터의 단편 피크는, 반복 "샘플 1" 및 "샘플 2"가 비오틴화 실란화 전에 증기 상 PDC에 의해 코팅된 반면, 반복 "샘플 3" 및 "샘플 4"는 증기 상 PDC에 의해 코팅되지 않았음을 강조하는 것으로 나타나 있다.
도 8에 나타낸 데이터를 추가로 분석하여 시험된 기판의 TiO2 표면에 비해 SiO2 표면에 대한 비오틴화 실란화의 선택성을 정량화하였다. 도 9는 비오틴의 특유의 단편 피크 (C2H5O+, CNO-, CN-)에 대한 이 분석의 결과를 나타낸다. 도 9의 상단 패널에 나타낸 식을 사용하여 각각의 단편 피크에 대하여 선택성 (SiO2/TiO2)을 계산하였다.
포지티브 및 네가티브 모드 둘 다에서 단편화된 이온으로부터의 SiO2/TiO2의 계산된 비오틴화 선택성은 일관적으로, TiO2 상에 유기인 코팅을 갖지 않는 기판 (샘플 3 및 4)이 TiO2 상에 유기인 코팅을 갖는 기판 (샘플 1 및 2)에 비해 SiO2 표면의 비오틴화 실란화에 대한 보다 높은 선택성을 나타냄을 입증하였다. 실험 관찰 및 데이터에 기초하여, 금속 산화물 표면의 이전 유기인 코팅이 이전에 생각된 바와 같이 실란화를 차단하기보다는 금속 산화물 표면 상의 실란화 코팅의 형성을 촉진시킨다고 결정되었다.
실시예 4. 증기 상에서의 확장성 표면 개질
유기인 코팅이 금속 산화물 표면의 실란화를 촉진시킴을 결정한 후, TiO2 표면의 증기 상 PDC 코팅 전에 SiO2 표면의 비오틴화 실란화를 수행하는 샘플 웰 어레이에 대한 표면 개질 공정을 고안하였다. 이어서, PDC에 의해 TiO2 표면 상에 형성된 유기인 코팅이 실란화를 촉진시키기 위한 프라이밍 층으로서 작용한다는 이론에 기초하여, 두 표면 조성 모두에 대하여 오버레이를 형성하기 위해 어레이를 실란으로 처리하였다. 가공처리된 어레이의 화학적 및 물리적 특성화는 실란화된 표면의 소수성 거동을 나타내었고, 이는 약 90°의 접촉각, AFM 이미지에서의 스케일-유사 모폴로지를 갖는 칩 상의 코팅의 완전한 피복, 및 XPS 스펙트럼에서 검출된 대표적 원소 (Si 및 P)의 높은 백분율 (도 10)을 가졌다.
총 공정 시간은 대략 5시간이었고, 이는 초기 플라즈마 활성화 및 간헐적 헹굼 및 건조 단계를 포함하였다. 활성화 및 헹굼/건조 후, 어레이를 저부 표면 관능화를 위해 PEG-실란 및 비오틴-PEG-실란의 액체 상 혼합물로 대략 1시간 동안 처리하였다. 헹굼 및 건조 후, 어레이를 측벽 표면 프라이밍을 위해 대략 30분 동안 화학 증착에 의해 증기 상 옥틸포스폰산 디클로라이드로 처리하였다. 이어서, 어레이 표면을 대략 2.5시간 동안 화학 증착에 의해 HCDS 및 헥실트리클로로실란으로 처리하여 샘플 웰 표면 상에 안정한 실란 코팅 층을 형성하였다.
등가물 및 범위
청구범위에서, "하나"의 단수 형태는, 달리 지시되지 않는 한 또는 달리 문맥으로부터 명백하지 않은 한, 하나 또는 하나 초과를 의미할 수 있다. 그룹의 하나 이상의 구성원 사이에 "또는"을 포함하는 청구항 및 설명은, 달리 지시되지 않는 한 또는 달리 문맥으로부터 명백하지 않은 한, 그룹 구성원 중 하나, 하나 초과, 또는 모두가 주어진 생성물 또는 공정에서 존재하는, 사용되는, 또는 다른 방식으로 그와 관련되는 경우에 만족되는 것으로 고려된다. 본 발명은 그룹의 정확히 하나의 구성원이 주어진 생성물 또는 공정에서 존재하는, 사용되는, 또는 다른 방식으로 그와 관련되는 실시양태를 포함한다. 본 발명은 그룹의 하나 초과의 또는 모든 구성원이 주어진 생성물 또는 공정에서 존재하는, 사용되는, 또는 다른 방식으로 그와 관련되는 실시양태를 포함한다.
또한, 본 발명은, 열거된 청구항 중 하나 이상으로부터의 하나 이상의 제한, 요소, 조항, 및 설명적 용어가 또 다른 청구항 내에 도입되는 모든 변동, 조합, 및 순열을 포함한다. 예를 들어, 또 다른 청구항에 종속되는 임의의 청구항은 동일한 기본 청구항에 종속되는 임의의 다른 청구항에서 나타나는 하나 이상의 제한을 포함하도록 변형될 수 있다. 요소들이, 예를 들어, 마쿠쉬(Markush) 그룹 형식으로, 목록으로서 존재하는 경우, 요소들의 각각의 서브그룹이 또한 개시되는 것이며, 임의의 요소(들)가 그룹으로부터 제거될 수 있다. 일반적으로, 본 발명, 또는 본 발명의 측면이 특정 요소 및/또는 특징을 포함하는 것으로 언급되는 경우, 본 발명 또는 본 발명의 측면의 특정 실시양태는 이러한 요소 및/또는 특징으로 이루어지거나 본질적으로 이루어짐을 이해하여야 한다. 단순성의 목적상, 이들 실시양태는 본원에서 말 그대로 구체적으로 기재되지 않았다. 또한, 용어 "포함하는" 및 "함유하는"은 개방적인 것으로 의도되며, 추가의 요소 또는 단계의 포함을 허용함을 인지한다. 범위가 주어지는 경우, 종점이 포함된다. 또한, 달리 지시되지 않는 한 또는 달리 문맥 및 관련 기술분야의 통상의 기술자의 이해로부터 명백하지 않은 한, 범위로서 표현된 값은, 달리 문맥에서 명백히 나타내지 않는 한, 범위의 하한의 단위의 1/10까지 본 발명의 상이한 실시양태에서 언급된 범위 내의 임의의 특정 값 또는 하위범위를 가정할 수 있다.
본 출원은 다양한 발행 특허, 공개 특허 출원, 저널 논문, 및 다른 공개물을 언급하며, 이들 모두 본원에 참조로 포함된다. 포함된 임의의 참조문헌과 본 명세서 사이에 상충이 존재하는 경우, 본 명세서가 우선할 것이다. 추가로, 선행 기술 내에 포함되는 본 발명의 임의의 특정 실시양태는 청구항 중 임의의 하나 이상으로부터 명시적으로 제외될 수 있다. 이러한 실시양태는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 것으로 간주되기 때문에, 이들은 그 제외가 본원에서 명시적으로 기재되지 않는 경우에도 제외될 것이다. 본 발명의 임의의 특정 실시양태는, 선행 기술의 존재와 관련되든 관련되지 않든, 임의의 이유로, 임의의 청구항으로부터 제외될 수 있다.
관련 기술분야의 통상의 기술자는 단지 일상적 실험을 사용하여 본원에 기재된 구체적 실시양태의 많은 등가물을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 본원에 기재된 본 실시양태의 범위는 상기 설명으로 제한되도록 의도되지 않으며, 그보다는 첨부된 청구범위에 기재된 바와 같다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 하기 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 취지 또는 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 설명에 대한 다양한 변화 및 변형이 이루어질 수 있음을 인지할 것이다.

Claims (84)

  1. 금속성 표면을 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로 처리하는 것
    을 포함하며, 여기서 포스포릴 할라이드는 금속성 표면 상에 인-함유 층을 형성하는 것인, 금속성 표면 상의 인-함유 층의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 금속성 표면이 금속 또는 금속 산화물 표면인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 금속성 표면이 전이 금속 산화물 표면인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 금속성 표면이 산화티타늄 표면, 산화알루미늄 표면, 산화지르코늄 표면, 산화철 표면, 산화주석 표면, 또는 산화탄탈럼 표면인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 금속성 표면이 이산화티타늄 (TiO2) 표면인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 포스포릴 디할라이드인 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 유기 포스포릴 할라이드이고; 인-함유 층이 유기인 층인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 유기인 층이 유기포스포네이트 층인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 유기 포스포릴 디할라이드인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 유기 포스포릴 디클로라이드인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 약 132 g/mol 내지 260 g/mol (포함적)의 분자량을 갖는 것인 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 약 132 g/mol 내지 232 g/mol (포함적)의 분자량을 갖는 것인 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 약 203 g/mol 내지 232 g/mol (포함적)의 분자량을 갖는 것인 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 화학식 (I):
    Figure pct00020

    을 갖거나 그의 염이고, 여기서:
    각 경우의 X1은 독립적으로 할로겐이고;
    R1은 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 헤테로아릴, -ORO, 또는 -N(RN)2이고;
    각 경우의 RO는 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 산소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RO는 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성하고;
    각 경우의 RN은 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 질소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RN은 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성하는 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, R1이 임의로 치환된 알킬인 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, R1이 임의로 치환된 C1-10 알킬인 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, R1이 임의로 치환된 C1-8 알킬인 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, R1이 비-치환된 C1-8 알킬인 방법.
  19. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, R1이 임의로 치환된 C6-8 알킬인 방법.
  20. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, R1이 비-치환된 C6-8 알킬인 방법.
  21. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (I)의 화합물이
    Figure pct00021

    로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  22. 제14항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 하기 화학식:
    Figure pct00022

    을 갖거나 그의 염이고, 여기서:
    L1은 임의로 치환된 알킬렌인 방법.
  23. 제22항에 있어서, L1이 임의로 치환된 C1-6 알킬렌인 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, L1이 비-치환된 C1-6 알킬렌인 방법.
  25. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 화학식 (II):
    Figure pct00023

    을 갖거나 그의 염이고, 여기서:
    X1은 할로겐이고;
    각 경우의 R2는 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 또는 임의로 치환된 헤테로아릴, -ORO, 또는 -N(RN)2이거나; 또는 임의로 2개의 R2 기는 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성하고;
    각 경우의 RO는 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 산소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RO는 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성하고;
    각 경우의 RN은 독립적으로 수소, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 카르보시클릴, 임의로 치환된 헤테로시클릴, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 아실, 또는 질소 보호 기이거나; 또는 임의로 2개의 RN은 개재 원자와 함께 임의로 치환된 헤테로시클릴을 형성하는 것인 방법.
  26. 제14항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 각 경우의 X1이 Cl인 방법.
  27. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 포스포릴 트리할라이드인 방법.
  28. 제27항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 포스포릴 트리클로라이드인 방법.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 금속성 표면을 증기 상에서의 적어도 하나의 클로로실란으로 처리하는 것을 추가로 포함하며, 여기서 적어도 하나의 클로로실란은 금속성 표면 상에 코팅 층을 형성하는 것인 방법.
  30. 제29항에 있어서, 적어도 하나의 클로로실란이 클로로실록산 화합물, 알킬클로로실란 화합물, 또는 이들 둘 다인 방법.
  31. 제30항에 있어서, 적어도 하나의 클로로실란이 헥사클로로디실록산, 헥실트리클로로실란, 또는 이들 둘 다인 방법.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 층의 적어도 일부가 인-함유 층 상에 형성되는 것인 방법.
  33. 제1 표면 부분 및 제2 표면 부분을 갖는 기판을 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로 처리하는 것
    을 포함하며, 여기서 포스포릴 할라이드는 우선적으로 제1 표면 부분 상에 인-함유 층을 형성하고, 제1 및 제2 표면 부분은 상이한 표면 특성을 갖는 것인, 기판의 표면의 개질 방법.
  34. 제33항에 있어서, 제1 표면 부분이 금속 또는 금속 산화물 표면인 방법.
  35. 제33항 또는 제34항에 있어서, 제1 표면 부분이 전이 금속 산화물 표면인 방법.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 표면 부분이 산화티타늄 표면, 산화알루미늄 표면, 산화지르코늄 표면, 산화철 표면, 산화주석 표면, 또는 산화탄탈럼 표면인 방법.
  37. 제33항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 표면 부분이 이산화티타늄 (TiO2) 표면인 방법.
  38. 제33항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 표면 부분이 투명한 또는 유리 표면인 방법.
  39. 제33항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 표면 부분이 실리카 (SiO2) 표면인 방법.
  40. 제33항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 약 2배 내지 약 60배 선택성으로 우선적으로 제1 표면 부분 상에 인-함유 층을 형성하는 것인 방법.
  41. 제33항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 약 4배 내지 약 40배 선택성으로 우선적으로 제1 표면 부분 상에 인-함유 층을 형성하는 것인 방법.
  42. 제33항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 약 8배 내지 약 20배 선택성으로 우선적으로 제1 표면 부분 상에 인-함유 층을 형성하는 것인 방법.
  43. 제33항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 기판을 증기 상에서의 적어도 하나의 클로로실란으로 처리하는 것을 추가로 포함하며, 여기서 적어도 하나의 클로로실란은 제1 및 제2 표면 부분 상에 코팅 층을 형성하는 것인 방법.
  44. 제43항에 있어서, 적어도 하나의 클로로실란이 클로로실록산 화합물, 알킬클로로실란 화합물, 또는 이들 둘 다인 방법.
  45. 제44항에 있어서, 적어도 하나의 클로로실란이 헥사클로로디실록산, 헥실트리클로로실란, 또는 이들 둘 다인 방법.
  46. 제43항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 층의 적어도 일부가 인-함유 층 상에 형성되는 것인 방법.
  47. 제33항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 포스포릴 할라이드가 유기 포스포릴 할라이드이고; 인-함유 층이 유기인 층인 방법.
  48. 제47항에 있어서, 유기인 층이 유기포스포네이트 층인 방법.
  49. 제33항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 기판을 증기 상에서의 포스포릴 할라이드로 처리하기 전에, 기판을 커플링 모이어티를 포함하는 관능화제로 처리하는 것을 추가로 포함하며; 여기서 관능화제는 우선적으로 제2 표면 부분에 결합하고, 이에 의해 제2 표면 부분을 관능화하는 것인 방법.
  50. 제49항에 있어서, 커플링 모이어티가 공유 커플링 모이어티 또는 비-공유 커플링 모이어티인 방법.
  51. 제50항에 있어서, 공유 커플링 모이어티가 트랜스-시클로옥텐 (TCO) 모이어티, 테트라진 모이어티, 아지드 모이어티, 알킨 모이어티, 알데히드 모이어티, 이소시아네이트 모이어티, N-히드록시숙신이미드 모이어티, 티올 모이어티, 알켄 모이어티, 디벤조시클로옥틸 모이어티, 바이시클로노닌 모이어티, 또는 티아민 피로포스페이트 모이어티인 방법.
  52. 제50항에 있어서, 비-공유 커플링 모이어티가 비오틴 모이어티, 아비딘 단백질, 스트렙트아비딘 단백질, 렉틴 단백질, 또는 SNAP-태그인 방법.
  53. 제49항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화제가 우선적으로 실리카에 결합할 수 있는 모이어티를 포함하는 것인 방법.
  54. 제53항에 있어서, 우선적으로 실리카에 결합할 수 있는 모이어티가 실란인 방법.
  55. 제54항에 있어서, 실란이 모노-에톡시실란, 메톡시실란, 디-에톡시실란, 트리클로로실란, 또는 디-에톡시-메톡시실란인 방법.
  56. 제49항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화제가 비오틴화된 실란을 포함하는 것인 방법.
  57. 제33항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 샘플 웰의 어레이를 포함하는 것인 방법.
  58. 제57항에 있어서, 어레이의 샘플 웰이 상단 개구에 대해 원위에 있는 저부 표면까지 기판 내로 연장되는 상단 개구를 포함하고, 여기서 샘플 웰은 상단 개구와 저부 표면 사이에 배치된 측벽 표면을 포함하는 것인 방법.
  59. 제58항에 있어서, 측벽 표면이 제1 표면 부분을 포함하고; 저부 표면이 제2 표면 부분을 포함하고; 포스포릴 할라이드가 우선적으로 샘플 웰의 측벽 표면 상에 인-함유 층을 형성하는 것인 방법.
  60. (a) 금속 산화물 표면 및 실리카 (SiO2) 표면을 갖는 샘플 웰을 커플링 모이어티를 포함하는 관능화제로 처리하는 단계이며; 여기서 관능화제는 우선적으로 실리카 표면에 결합하고, 이에 의해 샘플 웰 표면을 관능화하는 것인 단계; 및
    (b) (a)의 샘플 웰을 증기 상에서의 유기 시약으로 처리하는 단계이며; 여기서 유기 시약은 우선적으로 금속 산화물 표면 상에 유기 층을 형성하는 것인 단계
    를 포함하는, 샘플 웰 표면의 관능화 방법.
  61. 제60항에 있어서,
    (c) 샘플 웰을 금속 산화물 및 실리카 표면 상에 코팅 층을 형성하는 하나 이상의 추가의 시약으로 처리하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  62. 제60항 또는 제61항에 있어서, 금속 산화물 표면 상의 코팅 층이 샘플 웰의 측벽 상에 형성되고, 실리카 표면 상의 코팅 층이 샘플 웰의 저부 표면 상에 형성되는 것인 방법.
  63. 제60항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 산화물 표면이 이산화티타늄 (TiO2) 표면인 방법.
  64. 제60항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화제가 우선적으로 실리카에 결합할 수 있는 모이어티를 포함하는 것인 방법.
  65. 제64항에 있어서, 우선적으로 실리카에 결합할 수 있는 모이어티가 실란인 방법.
  66. 제65항에 있어서, 실란이 모노-에톡시실란, 메톡시실란, 디-에톡시실란, 트리클로로실란, 또는 디-에톡시-메톡시실란인 방법.
  67. 제60항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 커플링 모이어티가 공유 커플링 모이어티 또는 비-공유 커플링 모이어티인 방법.
  68. 제67항에 있어서, 공유 커플링 모이어티가 트랜스-시클로옥텐 (TCO) 모이어티, 테트라진 모이어티, 아지드 모이어티, 알킨 모이어티, 알데히드 모이어티, 이소시아네이트 모이어티, N-히드록시숙신이미드 모이어티, 티올 모이어티, 알켄 모이어티, 디벤조시클로옥틸 모이어티, 바이시클로노닌 모이어티, 또는 티아민 피로포스페이트 모이어티인 방법.
  69. 제67항에 있어서, 비-공유 커플링 모이어티가 비오틴 모이어티, 아비딘 단백질, 스트렙트아비딘 단백질, 렉틴 단백질, 또는 SNAP-태그인 방법.
  70. 제60항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 관능화제가 비오틴화된 실란을 포함하는 것인 방법.
  71. 제60항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 시약이 유기 포스포릴 할라이드이고; 유기 층이 유기인 층인 방법.
  72. 제61항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 추가의 시약이 증기 상 중에 있는 것인 방법.
  73. 제61항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 추가의 시약이 실란이고; 코팅 층이 실란 층인 방법.
  74. 제72항에 있어서, 하나 이상의 추가의 시약이 클로로실란인 방법.
  75. 제73항 또는 제74항에 있어서, 추가의 시약 중 하나 이상이 헥사클로로디실록산, 헥실트리클로로실란, 또는 이들 둘 다인 방법.
  76. 제60항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플 웰을 커플링 모이어티에 결합하는 관심 분자와 접촉시키고, 이에 의해 관심 분자를 샘플 웰 표면에 커플링하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  77. 제76항에 있어서, 관심 분자가 생체분자인 방법.
  78. 제77항에 있어서, 생체분자가 핵산 또는 폴리펩티드인 방법.
  79. 제78항에 있어서, 폴리펩티드가 단백질 또는 그의 단편인 방법.
  80. 제78항에 있어서, 폴리펩티드가 중합 효소인 방법.
  81. 제80항에 있어서, 중합 효소가 핵산 폴리머라제인 방법.
  82. 제79항에 있어서, 폴리펩티드가 폴리펩티드 시퀀싱 반응을 위한 기재인 방법.
  83. 제79항 내지 제81항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩티드가 폴리펩티드 시퀀싱 반응을 위한 기재가 아닌 것인 방법.
  84. 제83항에 있어서, 폴리펩티드가 핵산 시퀀싱 반응을 촉진시키는 것인 방법.
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