ES2357989T3 - LUMINISCENT COMPOUNDS. - Google Patents

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ES2357989T3 ES99915319T ES99915319T ES2357989T3 ES 2357989 T3 ES2357989 T3 ES 2357989T3 ES 99915319 T ES99915319 T ES 99915319T ES 99915319 T ES99915319 T ES 99915319T ES 2357989 T3 ES2357989 T3 ES 2357989T3
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Ewald A. Terpetschnig
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    • C09B23/0066Methine or polymethine dyes, e.g. cyanine dyes the polymethine chain being part of a carbocyclic ring,(e.g. benzene, naphtalene, cyclohexene, cyclobutenene-quadratic acid)
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    • C09B57/00Other synthetic dyes of known constitution
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    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials

Abstract

Water-soluble squaric or croconic acid derivative fluorescent labeling dyes (I) are new. Fluorescent dyes of formula (I) are new. E = direct bond or -C(=B)-; A, B, D = O, S or N-R; or at least one may be replaced by CRxRy; R = aliphatic or aromatic group, or a reactive derivative such as (CH2)nCOOH or (CH2)nNH2; Rx, Ry = COOH, COCl, CONH2 or CO-NHS; NHS = N-hydroxy-succinimide; X, Y = O, S, Se, NR or C(Me)2; at least one of R1-R10 = reactive group suitable for covalent bonding to a substrate molecule, selected from (i) NCO, NCS, mono- or dichlorotriazine, aziridine, sulfonyl halide, N-hydroxysuccinimide ester, imido ester, glyxoal and CHO for bonding to amino or hydroxy functions or (ii) maleimide or iodoacetamide for bonding to thiol functions; the reactive group optionally being bonded to the chromophore via a spacer of formula (CH2)n; n = 1-18; at least one of R1-R10 = ionizable substituent providing hydrophilicity, such as SO3<->, COO<-> or N(R)3<+>; R3-R10 may also = groups forming further fused aromatic or heterocyclic rings.

Description

Campo de la invención Field of the Invention

La invención se refiere a compuestos luminiscentes basados en ácido escuárico. The invention relates to luminescent compounds based on squaric acid.

Antecedentes de la invención Background of the invention

Un compuesto luminiscente, o luminóforo, es un compuesto que emite luz. A su vez, un procedimiento de luminiscencia es un procedimiento que implica detectar luz emitida por un luminóforo, y que usa propiedades de esa luz para comprender propiedades del luminóforo y su entorno. Los procedimientos de luminiscencia pueden estar basados en la quimiluminiscencia y/o fotoluminiscencia, entre otros, y se pueden usar en espectroscopia, microscopía, inmunoensayos, y otros campos. A luminescent compound, or luminophore, is a compound that emits light. In turn, a luminescence procedure is a procedure that involves detecting light emitted by a luminophore, and that uses properties of that light to understand properties of the luminophore and its surroundings. Luminescence procedures may be based on chemiluminescence and / or photoluminescence, among others, and may be used in spectroscopy, microscopy, immunoassays, and other fields.

La fotoluminiscencia es un tipo particular de luminiscencia que implica la absorción y posterior reemisión de luz. En la fotoluminiscencia, se excita un luminófero desde un estado base de baja energía a un estado excitado de más alta energía por absorción de un fotón de luz. La energía asociada con esta transición se pierde posteriormente mediante uno o varios mecanismos, incluida la producción de un fotón por fluorescencia o fosforescencia. Photoluminescence is a particular type of luminescence that involves the absorption and subsequent remission of light. In the photoluminescence, a luminófer is excited from a base state of low energy to an excited state of higher energy by absorption of a photon of light. The energy associated with this transition is subsequently lost through one or more mechanisms, including the production of a photon by fluorescence or phosphorescence.

La fotoluminiscencia se puede caracterizar por varios parámetros, incluidos el coeficiente de extinción, el espectro de excitación y el de emisión, el desplazamiento de Stokes, el tiempo de vida de luminiscencia y el rendimiento cuántico. Un coeficiente de extinción es una medida dependiente de la longitud de onda de la fuerza absorbente de un luminófero. Un espectro de excitación es la dependencia de la intensidad de emisión después de la longitud de onda de excitación, medida a una longitud de onda de emisión individual constante. Un espectro de emisión es la distribución de la longitud de onda de emisión medida después de excitación con una longitud de onda de emisión individual constante. Un desplazamiento de Stokes es la diferencia de longitudes de onda entre el máximo del espectro de emisión y el máximo del espectro de absorción. Un tiempo de vida de la luminiscencia es el tiempo medio en el que un luminóforo está en estado excitado antes de retornar al estado de base. Un rendimiento cuántico es la relación del número de fotones emitidos al número de fotones absorbidos por un luminóforo. The photoluminescence can be characterized by several parameters, including the extinction coefficient, the excitation and emission spectrum, the Stokes shift, the luminescence life time and the quantum yield. An extinction coefficient is a measure dependent on the wavelength of the absorber force of a luminopher. An excitation spectrum is the dependence of the emission intensity after the excitation wavelength, measured at a constant individual emission wavelength. An emission spectrum is the distribution of the emission wavelength measured after excitation with a constant individual emission wavelength. A Stokes shift is the difference in wavelengths between the maximum of the emission spectrum and the maximum of the absorption spectrum. A luminescence life time is the average time in which a luminophore is in excited state before returning to the base state. A quantum yield is the ratio of the number of photons emitted to the number of photons absorbed by a luminophore.

Los procedimientos de luminiscencia pueden ser influidos por el coeficiente de extinción, los espectros de excitación y emisión, el desplazamiento de Stokes y el rendimiento cuántico, entre otros, y pueden implicar la caracterización de la intensidad de fluorescencia, la polarización de fluorescencia (FP), la transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (FRET), el tiempo de tiempo de vida de fluorescencia (FLT), la fluorescencia total de la reflexión interna (TIRF), la espectroscopia de correlación de fluorescencia (FCS), la recuperación de la fluorescencia después de fotoblanqueo (FRAP) y sus análogos de fluorescencia, entre otros. Luminescence procedures can be influenced by extinction coefficient, excitation and emission spectra, Stokes shift and quantum performance, among others, and may involve characterization of fluorescence intensity, fluorescence polarization (FP) , fluorescence resonance energy transfer (FRET), fluorescence lifetime time (FLT), total internal reflection fluorescence (TIRF), fluorescence correlation spectroscopy (FCS), recovery of fluorescence after photobleaching (FRAP) and its fluorescence analogs, among others.

Los procedimientos de luminiscencia tienen varias características potenciales significativas. Primero, los procedimientos de luminiscencia pueden ser muy sensibles porque los detectores modernos, tales como tubos fotomultiplicadores (PMT) y dispositivos acoplados a carga (CCD), pueden detectar muy bajos niveles de luz. Segundo, los procedimientos de luminiscencia pueden ser muy selectivos porque la señal de luminiscencia puede proceder casi exclusivamente del luminóforo. Luminescence procedures have several significant potential characteristics. First, luminescence procedures can be very sensitive because modern detectors, such as photomultiplier tubes (PMT) and charge-coupled devices (CCD), can detect very low levels of light. Second, the luminescence procedures can be very selective because the luminescence signal can come almost exclusively from the luminophore.

A pesar de estas capacidades potenciales, los procedimientos de luminiscencia adolecen de varios inconvenientes, de los que al menos algunos se refieren al luminóforo. Por ejemplo, el luminóforo puede tener un coeficiente de extinción y/o un rendimiento cuántico que es demasiado bajo para permitir la detección de una cantidad adecuada de luz. El luminóforo también puede tener un desplazamiento de Stokes demasiado bajo para poder detectar la luz de emisión sin detección significativa de luz de excitación. Los luminóforos pueden tener también un espectro de excitación que no permite ser excitador por fuentes de luz de longitud de onda limitada, tales como los láseres comunes y las lámparas de arco. El luminóforo también puede ser inestable, por lo que se blanquea fácilmente y se vuelve no luminiscente. También puede tener el luminóforo un espectro de excitación y/o emisión que se solapa con la bien conocida autoluminiscencia de muestras biológicas y otras; tal autoluminiscencia es particularmente significativa a longitudes de onda por debajo de 600 nm. El luminóforo también puede ser caro, especialmente si es difícil de fabricar. Despite these potential capabilities, the luminescence procedures suffer from several drawbacks, of which at least some relate to the luminophore. For example, the luminophore may have an extinction coefficient and / or a quantum efficiency that is too low to allow the detection of an adequate amount of light. The luminophore may also have a Stokes offset too low to detect the emission light without significant excitation light detection. The luminophores can also have an excitation spectrum that does not allow to be excited by limited wavelength light sources, such as common lasers and arc lamps. The luminophore can also be unstable, so it easily bleaches and becomes non-luminescent. The luminophore may also have an excitation and / or emission spectrum that overlaps with the well-known autoluminescence of biological and other samples; such autoluminescence is particularly significant at wavelengths below 600 nm. The luminophore can also be expensive, especially if it is difficult to manufacture.

Terpetschnig y otros, Anal. Biochem. 217, 197-204 (q1987) dan a conocer la síntesis y las características de fluorescencia de un éster de escuaraína-N-hidroxisuccinimida y un éster de sulfobutilescuaraína-N-hidroxisuccinimida: Terpetschnig and others, Anal. Biochem 217, 197-204 (q1987) disclose the synthesis and fluorescence characteristics of a squaraine-N-hydroxysuccinimide ester and a sulfobutyl quaraine-N-hydroxysuccinimide ester:

El documento WO 96/41144 describe componentes marcadores que comprenden un resto fluoróforo acoplado a uno o varios restos de polioxihidrocarbilo. Los colorantes de escuarilio se mencionan como posibles fluoróforos y en la Fig. 7v se ejemplifica un compuesto de escuarilio. WO 96/41144 describes marker components comprising a fluorophore moiety coupled to one or more polyoxyhydrocarbyl moieties. Escuarilio dyes are mentioned as possible fluorophores and a squarilio compound is exemplified in Fig. 7v.

Se remite al lector de esta patente a las publicaciones siguientes JOSEPH R. LAKOWICZ, PRINCIPLES OF FLUORESCENCE SPECTROSCOPY (1983), RICHARS J. LEWIS SR, HAWLEY’S CONDENSED CHEMICAL DICTIONARY (12ª. Ed., 1993). The following publications are referred to the reader JOSEPH R. LAKOWICZ, PRINCIPLES OF FLUORESCENCE SPECTROSCOPY (1983), RICHARS J. LEWIS SR, HAWLEY’S CONDENSED CHEMICAL DICTIONARY (12th Ed., 1993).

Sumario de la invención Summary of the invention

La invención proporciona compuestos fotoluminiscentes y procedimientos de síntesis y uso de compuestos fotoluminiscentes, entre otros. The invention provides photoluminescent compounds and methods of synthesis and use of photoluminescent compounds, among others.

Generalmente, los compuestos se refieren a la estructura siguiente: Generally, the compounds refer to the following structure:

imagen1image 1

en la que: in which:

(a) (to)
cada uno de B y C se selecciona entre el grupo constituido por W1 y W2, siendo W1 y W2: each of B and C is selected from the group consisting of W1 and W2, W1 and W2 being:

(b) (b)
uno de B y C es W1 y el otro de B y C es W2; one of B and C is W1 and the other of B and C is W2;

(c) (C)
n se selecciona independientemente para cada uno de B y C entre el grupo constituido por 0, 1 y 2; n is independently selected for each of B and C from the group consisting of 0, 1 and 2;

(d) (d)
Y se selecciona independientemente para cada uno de B y C entre el grupo constituido por O, S, Se, Te, N-Rh y C(Ri)(Rj), seleccionándose Rh entre el grupo constituido por H, grupos alifáticos, grupos alicíclicos y grupos aromáticos, y seleccionándose cada uno de Ri y Rj entre los grupos alifáticos; Y is independently selected for each of B and C from the group consisting of O, S, Se, Te, N-Rh and C (Ri) (Rj), Rh being selected from the group consisting of H, aliphatic groups, alicyclic groups and aromatic groups, and each of Ri and Rj being selected from the aliphatic groups;

(e) (and)
R se selecciona independientemente para cada uno de B y C entre el grupo constituido por H, grupos alifáticos, grupos alicíclicos y grupos aromáticos, y R is independently selected for each of B and C from the group consisting of H, aliphatic groups, alicyclic groups and aromatic groups, and

(f) (F)
cada uno de X1, X2, X3 y X4 es selecciona independientemente para cada B y C entre el grupo constituido por N, O, S y C-Rk, seleccionándose Rk entre el grupo constituido por H, F, Cl, Br, I, grupos alifáticos, grupos alicíclicos, grupos aromáticos y partes de un ciclo aromático o heterocíclico condensado sustituido; each of X1, X2, X3 and X4 is independently selected for each B and C from the group consisting of N, O, S and C-Rk, Rk being selected from the group consisting of H, F, Cl, Br, I, aliphatic groups, alicyclic groups, aromatic groups and parts of a substituted condensed aromatic or heterocyclic cycle;

imagen2image2

estando asociado el compuesto fotoluminiscente covalentemente o no covalentemente con un vehículo que es una perla. the photoluminescent compound being covalently or non-covalently associated with a vehicle that is a pearl.

En algunas realizaciones, el compuesto incluye como mínimo un S. En otras realizaciones, el compuesto incluye como mínimo un heteroátomo en X1 a través de X4 de W1 o W2. En otras realizaciones más, el compuesto incluye un vehículo. Generalmente, los procedimientos se refieren al uso de compuestos fotoluminiscentes, descritos antes. In some embodiments, the compound includes at least one S. In other embodiments, the compound includes at least one heteroatom in X1 through X4 of W1 or W2. In yet other embodiments, the compound includes a vehicle. Generally, the procedures refer to the use of photoluminescent compounds, described above.

La naturaleza de la invención se entenderá más fácilmente después de considerar los dibujos, las estructuras químicas y la descripción detallada de la invención que se exponen seguidamente. The nature of the invention will be more readily understood after considering the drawings, chemical structures and detailed description of the invention set forth below.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

La Figura 1 es un gráfico que muestra los espectros de excitación (línea punteada) y de emisión (línea continua) para (13)-HSA en solución salina tamponada (PBS). Figure 1 is a graph showing the excitation (dotted line) and emission (continuous line) spectra for (13) -HSA in buffered saline (PBS).

Abreviaturas En esta solicitud se pueden usar, entre otras, las abreviaturas siguientes: Descripción detallada de la invención Abbreviations In this application, the following abbreviations may be used, among others: Detailed description of the invention

BSA BSA
albúmina de suero bovino bovine serum albumin

Bu Bu
butilo butyl

DCC  DCC
diciclohexilcarbodiimida dicyclohexylcarbodiimide

DMFDMF
dimetilformamida  dimethylformamide

D/P D / P
relación de colorante a proteína  dye to protein ratio

Et Et
etilo ethyl

g  g
gramos grams

h h
horas hours

hSA hSA
albúmina de suero humano human serum albumin

HCG HCG
gonadotropina coriónica humana human chorionic gonadotropin

l l
litros liters

m m
mili (10-3)  mili (10-3)

M M
molar  cool

MeI
metilo  methyl

mol mol
moles moles

p.f.  m.p.
punto de fusión  melting point

n n
nano (10-9)  nano (10-9)

NHS NHS
N-hidroxisuccinimida N-hydroxysuccinimide

NlR NlR
región del infrarrojo próximo near infrared region

PBS PBS
solución salina tamponada  buffered saline

Prop Prop
propilo propyl

TMS  TMS
tetrametilsilano tetramethylsilane

TSTU TSTU
tetrafluoroborato de N,N,N’,N’-tetrametil(succinimido)uronio  N, N, N ’, N’-tetramethyl (succinimido) uronium tetrafluoroborate

micro (10-6)  micro (10-6)

La invención se refiere en general a compuestos fotoluminiscentes y a procedimientos de uso de tales compuestos. Estos compuestos fotoluminiscentes pueden ser útiles, tanto en forma libre o condensada, como sondas, marcadores y/o indicadores. Esta utilidad puede reflejar en parte la intensificación de una o varias de las características siguientes: rendimiento cuántico, desplazamiento de Stokes, coeficientes de extinción, y fotoestabilidad. Esta utilidad también puede reflejar los espectros de excitación y emisión en regiones relativamente inaccesibles del espectro, incluidas las regiones del rojo e infrarrojo próximo. The invention generally relates to photoluminescent compounds and methods of using such compounds. These photoluminescent compounds can be useful, both in free or condensed form, as probes, markers and / or indicators. This utility may partly reflect the intensification of one or more of the following characteristics: quantum yield, Stokes shift, extinction coefficients, and photostability. This utility may also reflect excitation and emission spectra in relatively inaccessible regions of the spectrum, including the red and near infrared regions.

El resto de la discusión incluye (1) una perspectiva de las estructuras, (2) una perspectiva de los procedimientos de síntesis y (3) una serie de ejemplos ilustrativos. The rest of the discussion includes (1) a perspective of the structures, (2) a perspective of the synthesis procedures and (3) a series of illustrative examples.

Perspectiva de las estructuras Structure Perspective

Los compuestos fotoluminiscentes y sus precursores sintéticos comprenden generalmente la estructura siguiente: Photoluminescent compounds and their synthetic precursors generally comprise the following structure:

imagen2image2

Los diversos símbolos tienen los significados previamente indicados.The various symbols have the meanings previously indicated.

Compuestos fotoluminiscentes. En los compuestos fotoluminiscentes, B y C se escogen entre W1 y W2, uno de B y C es W1 y uno de B y C es W2.  Photoluminescent compounds. In the photoluminescent compounds, B and C are chosen between W1 and W2, one of B and C is W1 and one of B and C is W2.

Otras características de los compuestos se han descrito previamente.Other characteristics of the compounds have been previously described.

Grupos vehículo. Los compuestos fotoluminiscentes de la invención están asociados covalentemente o no covalentemente con un vehículo que es una perla. La asociación covalente puede realizarse mediante varios mecanismos, incluido un grupo reactivo, y puede implicar un espaciador para separar del vehículo el compuesto fotoluminiscente o el precursor. La asociación no covalente también se puede realizar mediante varios mecanismos, incluida la incorporación del compuesto fotoluminiscente o el precursor en o a una matriz, tal como una perla, o por interacciones no específicas tales como enlace de hidrógeno, enlace iónico o interacciones hidrófobas.  Vehicle groups The photoluminescent compounds of the invention are covalently or non-covalently associated with a vehicle that is a pearl. Covalent association can be accomplished by several mechanisms, including a reactive group, and may involve a spacer to separate the photoluminescent compound or the precursor from the vehicle. The non-covalent association can also be performed by various mechanisms, including the incorporation of the photoluminescent compound or the precursor into or into a matrix, such as a bead, or by non-specific interactions such as hydrogen bonding, ionic bonding or hydrophobic interactions.

Entre los grupos alicíclicos están incluidos grupos de compuestos orgánicos caracterizados por el ordenamiento de átomos de carbono en estructuras de anillos cerrados que en ocasiones semejan barcas, sillas o incluso jaulas de pájaro. Estos compuestos tienen propiedades que se asemejan a las de compuestos alifáticos y no se han de confundir con compuestos aromáticos que tienen el anillo hexagonal del benceno. Los compuestos alicíclicos comprenden tres subgrupos: (1) cicloparafinas (saturadas), (2) cicloolefinas (insaturadas con dos o más dobles enlaces) y (3) cicloacetilenos (ciclinas) con un triple enlace. Las cicloparafinas mejor conocidas (denominadas a veces naftenos) son ciclopropano, ciclohexano y ciclopenteno; de las cicloolefinas son típicas ciclopentadieno y ciclooctatetraeno. La mayoría de los compuestos alicíclicos derivan de petróleo o alquitrán de carbón, y muchos pueden sintetizarse por diversos procedimientos. Alicyclic groups include groups of organic compounds characterized by the arrangement of carbon atoms in closed ring structures that sometimes resemble boats, chairs or even bird cages. These compounds have properties that resemble those of aliphatic compounds and should not be confused with aromatic compounds that have the hexagonal ring of benzene. The alicyclic compounds comprise three subgroups: (1) cycloparaffins (saturated), (2) cycloolefins (unsaturated with two or more double bonds) and (3) cycloacetylenes (cyclin) with a triple bond. The best known cycloparaffins (sometimes referred to as naphthenes) are cyclopropane, cyclohexane and cyclopentene; of the cycloolefins are typical cyclopentadiene and cyclooctatetraen. Most alicyclic compounds are derived from petroleum or coal tar, and many can be synthesized by various procedures.

Entre los grupos alifáticos figuran grupos de compuestos orgánicos caracterizados por un ordenamiento en cadena lineal o ramificada de los átomos de carbono constitutivos. Los hidrocarburos alifáticos comprenden tres subgrupos: (1) parafinas (alcanos), que son saturadas y comparativamente no reactivas, (2) olefinas (alquenos o alcadienos), que son insaturadas y bastante reactivas y (3) acetilenos (alquinos), que contienen un triple enlace y son muy reactivos. En estructuras complejas, las cadenas pueden ser ramificadas o reticuladas. Aliphatic groups include groups of organic compounds characterized by a linear or branched chain arrangement of the constituent carbon atoms. Aliphatic hydrocarbons comprise three subgroups: (1) paraffins (alkanes), which are saturated and comparatively non-reactive, (2) olefins (alkenes or alkanes), which are unsaturated and quite reactive and (3) acetylenes (alkynes), which contain a triple bond and they are very reactive. In complex structures, the chains can be branched or crosslinked.

Los grupos aromáticos incluyen grupos de hidrocarburos cíclicos insaturados que contienen uno o varios anillos. Un grupo aromático típico es el benceno, que tiene un anillo de 6 carbonos que contiene tres dobles enlaces. La mayoría de los grupos aromáticos son muy reactivos y químicamente versátiles. La mayoría de los aromáticos deriva de petróleo y alquitrán de carbón. Algunos compuestos cíclicos de 5 miembros, tales como el grupo furano (heterocíclico), son análogos de compuestos aromáticos. Aromatic groups include groups of unsaturated cyclic hydrocarbons containing one or more rings. A typical aromatic group is benzene, which has a 6-carbon ring that contains three double bonds. Most aromatic groups are very reactive and chemically versatile. Most aromatics are derived from petroleum and coal tar. Some 5-member cyclic compounds, such as the furan (heterocyclic) group, are analogs of aromatic compounds.

Entre los anillos heterocíclicos figuran estructuras de anillo cerrado, usualmente de 5 o 6 miembros, en las que uno o varios de los átomos del anillo es un elemento que no es carbono, por ejemplo, azufre, nitrógeno, etc. Entre los ejemplos figuran piridina, pirrol, furano, tiofeno y purina. Heterocyclic rings include closed ring structures, usually of 5 or 6 members, in which one or more of the ring atoms is a non-carbon element, for example, sulfur, nitrogen, etc. Examples include pyridine, pyrrole, furan, thiophene and purine.

Perspectiva de la síntesis y caracterización Perspective of the synthesis and characterization

Típicamente, la síntesis de los compuestos fotoluminiscentes de acuerdo con la presente invención se realiza mediante reacción multietapa a partir de la síntesis de una base metileno. La síntesis de bases adecuadas puede efectuarse basándose en procedimientos de la bibliografía o en procedimientos nuevos. Generalmente, las propiedades espectrales de los compuestos fotoluminiscentes, incluida la longitud de onda de excitación y emisión, dependen mucho del tipo de la base metileno usada. Entre los típicos materiales de partida figuran benzoindoles, benzoselenzoles, benzooxazoles, benzoimidazoles, etc., y ácido escuárico. El ácido escuárico es un ácido dibásico que experimenta una serie de reacciones de sustitución nucleófilas con diversos reactivos, incluidas aminas, fenoles, y compuestos CH-ácidos tales como 1,2,3,3-tetrametil-benzoindol. El puente de escuaraína en los compuestos resultantes estabiliza la cadena conjugada y desplaza la longitud de onda de excitación y emisión de estos colorantes al rojo en comparación con colorantes de base cianina. En particular, el intercambio de oxígeno en el resto de escuaraína con una funcionalidad metileno (=CR2) se ve aquí que es la ruta a nuevos colorantes del grupo escuaraína con útiles propiedades de fluorescencia. Typically, the synthesis of the photoluminescent compounds according to the present invention is carried out by multistage reaction from the synthesis of a methylene base. Synthesis of suitable bases can be performed based on literature procedures or new procedures. Generally, the spectral properties of the photoluminescent compounds, including the excitation and emission wavelength, depend greatly on the type of the methylene base used. Typical starting materials include benzoindoles, benzoselenzoles, benzooxazoles, benzoimidazoles, etc., and squaric acid. Squaric acid is a dibasic acid that undergoes a series of nucleophilic substitution reactions with various reagents, including amines, phenols, and CH-acid compounds such as 1,2,3,3-tetramethyl-benzoindole. The squaraine bridge in the resulting compounds stabilizes the conjugate chain and shifts the excitation and emission wavelength of these dyes to red compared to cyanine-based dyes. In particular, the exchange of oxygen in the rest of squaraine with a methylene functionality (= CR2) is seen here that it is the route to new dyes of the squaraine group with useful fluorescence properties.

En los ejemplos que siguen a esta sección, se presentan la síntesis y la caracterización espectral de varios marcadores fluorescentes de longitud de onda larga basados en colorantes de escuaraína, incluidas algunas versiones reactivas. Estos colorantes pueden incluir un cromóforo de tipo cianina y un puente escuarato. Para lograr solubilidad en agua, en los sistemas de anillo heterocíclico se puede introducir ácido sulfónico u otros grupos y, permitiendo así una unión covalente a proteínas, se pueden sintetizar éster de Nhidroxisuccinimida (éster NHS) u otras formas. Para modificar las propiedades espectrales de los colorantes, se sintetizaron versiones sustituidas con dicianometileno de las escuaraínas y se ensayaron en cuanto a su uso potencial para marcar biopolímeros. Los marcadores basados en escuaraína presentan rendimientos cuánticos más bajos en agua (=0,15) y rendimientos cuánticos muy altos (=0,5-0,7) cuando están unidos a biomoléculas. Las longitudes de onda de absorción y emisión pueden sintonizarse por sustitución del anillo de la escuaraína o por introducción de heteroátomos en el resto heterocíclico. Así, las indolenina-escuaraínas absorben en torno a 635 a 840 nm en agua y a proximadamente 645 a 650 nm cuando están unidas a proteínas. Los espectros de absorción y emisión de escuaraínas de benzotiazolio y benzoselenzolio, por otra parte, están desplazados hacia longitudes de onda más largas. Las longitudes de onda de emisión típicas para tales colorantes de escuaraína están en torno a 680 a 690 nm para colorantes de benzotiazol y a más de 700 nm para derivados de benzoselenzol. Es importante que el desplazamiento de Stokes aumenta en estos colorantes que emiten longitudes de onda más largas, lo que finalmente aumenta la sensibilidad de una medición fluorescente. In the examples that follow this section, the synthesis and spectral characterization of several long-wavelength fluorescent markers based on squaraine dyes, including some reactive versions, are presented. These dyes may include a cyanine-type chromophore and a squared bridge. To achieve water solubility, sulfonic acid or other groups can be introduced into heterocyclic ring systems and, thus allowing covalent protein binding, Nhydroxysuccinimide ester (NHS ester) or other forms can be synthesized. To modify the spectral properties of the dyes, dicyomethylene substituted versions of the squaraines were synthesized and tested for their potential use to label biopolymers. Squaraine-based markers have lower quantum yields in water ( = 0.15) and very high quantum yields ( = 0.5-0.7) when bound to biomolecules. The absorption and emission wavelengths can be tuned by replacement of the squarin ring or by introduction of heteroatoms in the heterocyclic moiety. Thus, indolenin-squaraines absorb around 635 to 840 nm in water and approximately 645 to 650 nm when bound to proteins. The absorption and emission spectra of benzothiazolium and benzoselenzolium squaraines, on the other hand, are shifted towards longer wavelengths. Typical emission wavelengths for such squaraine dyes are around 680 to 690 nm for benzothiazole dyes and more than 700 nm for benzoselenzole derivatives. It is important that Stokes shift increases in these dyes that emit longer wavelengths, which ultimately increases the sensitivity of a fluorescent measurement.

Los colorantes resultantes presentan máximos de absorción y emisión a más de 600 nm y su longitud de onda se puede sintonizar cambiando el resto heterocíclico y/o la sustitución en el sistema anular de la escuaraína. El desplazamiento de Stokes de los derivados de metileno de escuaraínas simétricas (15) aumenta más de 2,5 veces respecto al desplazamiento de Stokes de las escuaraínas análogas que contienen oxígeno (8) y (3b). Además, el reemplazo de C=O por C=C en el ejemplo (15) da por resultado un desplazamiento batocrómico de ambas, las propiedades de absorción y emisión de estos colorantes. Se puede lograr un mayor aumento del desplazamiento de Stokes introduciendo asimetría en la molécula. Así, se espera que las versiones asimétricas (15) tengan incluso mayores desplazamientos de Stokes. The resulting dyes have absorption and emission maximums at more than 600 nm and their wavelength can be tuned by changing the heterocyclic moiety and / or the substitution in the annular system of the squaraine. Stokes 'displacement of methylene derivatives of symmetric squaraines (15) increases more than 2.5 times with respect to Stokes' displacement of analogous squaraines containing oxygen (8) and (3b). In addition, the replacement of C = O with C = C in example (15) results in a batochromic shift of both the absorption and emission properties of these dyes. A greater increase in Stokes displacement can be achieved by introducing asymmetry into the molecule. Thus, asymmetric versions (15) are expected to have even greater Stokes offsets.

La sustitución de un oxígeno en el puente cuadrado central con reactivos CH-ácidos, por ejemplo, dicianometano, HOOC-(CH2)-COOH o ROOC-(CH2)-CN conduce al grupo de derivados de metilenescuaraína luminiscentes. En comparación con las escuaraínas básicas, estos compuestos tienen propiedades de excitación y emisión desplazadas hacia el rojo y mayores desplazamientos de Stokes. Los máximos de absorción y emisión de un colorante reactivo representativo (15) (ejemplo 7) se encontró que eran de 667 nm y 685 nm en PBS, respectivamente. The substitution of an oxygen in the central square bridge with CH-acid reagents, for example, dicyanomethane, HOOC- (CH2) -COOH or ROOC- (CH2) -CN leads to the group of luminescent methylene quarantine derivatives. Compared to basic squaring, these compounds have excitation and emission properties shifted to red and greater Stokes shifts. The absorption and emission maxima of a representative reactive dye (15) (example 7) were found to be 667 nm and 685 nm in PBS, respectively.

El ejemplo 8 describe rutas de síntesis a colorantes asimétricos de tioescuaraína y metilenescuaraína. Los compuestos de escuaraína de este ejemplo no forman parte de la invención según se reivindica. Los intermedios clave para este subgrupo de escuaraína son tioescuaraína monosustituida y derivados de metilenescuaraína, que se sintetizan haciendo reaccionar la sal disódica del ácido 1,3-ditioescuárico (2c) o el escuarato de 4-cianometilen-2,3dibutilo (2d) con 1 equivalente de indolenina (1a). Posteriormente se hace reaccionar el intermedio con un equivalente de una base metileno diferente. La síntesis de colorantes de escuaraína asimétricos permite el acceso a colorantes de escuaraína reactiva monofuncional (Esquema 1). Tales colorantes muestran un comportamiento marcador mejorado a causa de una reticulación reducida con proteínas. Example 8 describes synthetic routes to asymmetric dyes of thioescuaraine and methylene quarantine. The squaraine compounds of this example do not form part of the invention as claimed. The key intermediates for this subgroup of squaraine are monosubstituted thioescuaraine and methylene quarantine derivatives, which are synthesized by reacting the disodium salt of 1,3-dithioescuaric acid (2c) or 4-cyanomethylene-2,3-dibutyl (2d) squarate with 1 equivalent of indolenin (1a). The intermediate is subsequently reacted with an equivalent of a different methylene base. The synthesis of asymmetric squaraine dyes allows access to monofunctional reactive squaraine dyes (Scheme 1). Such dyes show improved marker behavior because of reduced protein crosslinking.

El ejemplo 9 muestra estructuras de colorantes basados en tioescuaraína y metilenescuaraína que demuestran además la variedad de estructuras que se pueden sintetizar a partir de esta invención. Sólo los compuestos de dicianometilen-escuaraína de este ejemplo forman parte de la invención según se reivindica. La mayor parte de las estructuras representativas está basada en colorantes reactivos solubles en agua que presentan diferentes configuraciones de sustitución en el puente central. Dos de las estructuras contienen uniones de fosforamidita para el acoplamiento directo usado en la síntesis de ADN o ARN en soporte sólido. Para la síntesis de fosforamiditas se pueden usar versiones sulfonadas y no sulfonadas de colorantes de escuaraína. La unión de fosforamidita se puede incorporar en las bases heterocíclicas o se puede unir al anillo central cuadrado mediante activación de una función carboxilcianometileno a un éster de NHS y haciendo que reaccione con un grupo espaciador aminoalcohol. La función hidroxílica introducida se convierte luego en una fosforamidita por procedimientos estándar. Example 9 shows colorant structures based on thioescuaraine and methylene quarantine which further demonstrate the variety of structures that can be synthesized from this invention. Only the dicyanomethylene quarantine compounds of this example form part of the invention as claimed. Most of the representative structures are based on water-soluble reactive dyes that have different substitution configurations in the central bridge. Two of the structures contain phosphoramidite bonds for direct coupling used in the synthesis of DNA or RNA on solid support. For the synthesis of phosphoramidites, sulfonated and non-sulfonated versions of squaraine dyes can be used. The phosphoramidite binding can be incorporated into the heterocyclic bases or can be attached to the square central ring by activating a carboxycyanomethylene function to an NHS ester and reacting with an aminoalcohol spacer group. The hydroxylic function introduced is then converted into a phosphoramidite by standard procedures.

EJEMPLO 1 EXAMPLE 1

Síntesis de precursores Synthesis of precursors

Esta sección describe la síntesis de varios precursores. Usando procedimientos de la bibliografía, se sintetizaron ácido p-hidrazinobencenosulfónico (Illy y otros, J. Org. Chem. 33, 4283-4285 (1968)), sal potásica del ácido 1-(-carboxipentil)-2,3,3,timetilindolenio-5-sulfónico (1a), sal potásica del ácido 2,3,3-trimetilindol-5-sulfónico (Mujumdar y otros, Bioconj. Chem. 4, 105-111 (1993)) (1b) y 1,2,3,3-tetrametilindoleninio-5-sulfonato (1c). Se sintetizaron la sal disódica del ácido 1,3-ditioescuárico (2c) y dicianometilendimetilescuarato (2d) de acuerdo con This section describes the synthesis of several precursors. Using literature procedures, p-hydrazinobenzenesulfonic acid (Illy et al., J. Org. Chem. 33, 4283-4285 (1968)), potassium salt of 1- (-carboxypentyl) -2,3,3 acid was synthesized. , timethylindolenium-5-sulfonic acid (1a), potassium salt of 2,3,3-trimethylindole-5-sulfonic acid (Mujumdar et al., Bioconj. Chem. 4, 105-111 (1993)) (1b) and 1,2 , 3,3-tetramethylindoleninium-5-sulfonate (1c). The disodium salt of 1,3-dithiosquaric acid (2c) and dicyanomethylene dimethyl quarate (2d) were synthesized according to

G. Seitz y otros, Chem. Ber. 112, 990-999 (1979) y B. Gerecht y otros, Chem. Ber. 117, 27142729 (1984), respectivamente. G. Seitz et al., Chem. Ber. 112, 990-999 (1979) and B. Gerecht et al., Chem. Ber. 117, 27142729 (1984), respectively.

Preparación de la sal potásica del ácido 1-(-carboxipentil)-2,3,3-trimetilindolenio-5-sulfónico (1a) Preparation of the potassium salt of 1- (-carboxypentyl) -2,3,3-trimethylindolenium-5-sulfonic acid (1a)

Ácido p-hidrazinobencenosulfónico P-Hydrazinobenzenesulfonic acid

Se añadieron 33 g de carbonato sódico a una suspensión de 104 g (0,6 mol) de ácido paminobencenosulfónico en 400 ml de agua caliente. La solución se enfrió a 5ºC en baño de hielo y se añadieron lentamente, bajo agitación rápida, 70 g de ácido sulfúrico concentrado. Luego se añadió con enfriamiento una solución de 42 g de nitrito sódico en 100 ml de agua. Se formó un precipitado amarillo claro de compuesto diazo, que se filtró, se lavó con agua pero no se secó. 33 g of sodium carbonate were added to a suspension of 104 g (0.6 mol) of paminobenzenesulfonic acid in 400 ml of hot water. The solution was cooled to 5 ° C in an ice bath and 70 g of concentrated sulfuric acid were added slowly under rapid stirring. Then a solution of 42 g of sodium nitrite in 100 ml of water was added with cooling. A light yellow precipitate of diazo compound formed, which was filtered, washed with water but not dried.

El compuesto diazo húmedo se añadió bajo agitación y enfriamiento (5ºC) a una solución de 170 g de sulfito sódico en 500 ml de agua. La solución, que tomó un color naranja, se agitó bajo enfriamiento durante 1 h y luego se calentó a reflujo. Finalmente se añadieron 400 ml de ácido clorhídrico conc. La solución tomó un color amarillo y el producto precipitó como un sólido blanco. Para decoloración completa se añadieron 1-2 g de polvo de zinc. La mezcla de reacción se enfrió durante la noche y el precipitado se separó por filtración, se lavó con agua y se secó en estufa a 100ºC. The wet diazo compound was added under stirring and cooling (5 ° C) to a solution of 170 g of sodium sulphite in 500 ml of water. The solution, which took an orange color, was stirred under cooling for 1 h and then heated to reflux. Finally 400 ml of conc. Hydrochloric acid was added. The solution took a yellow color and the product precipitated as a white solid. For complete bleaching, 1-2 g of zinc powder was added. The reaction mixture was cooled overnight and the precipitate was filtered off, washed with water and dried in an oven at 100 ° C.

Rendimiento: 96 g (85%), polvo blanco, p.f. = 286ºC (bibliog. 285ºC); Rf 0,95 (RP-18, agua:MeOH 2:1) Yield: 96 g (85%), white powder, m.p. = 286 ° C (bibliography 285 ° C); Rf 0.95 (RP-18, water: MeOH 2: 1)

Preparación de la sal potásica del ácido 2,3,3-trimetilindol-5-sulfóniico (1b) Preparation of the potassium salt of 2,3,3-trimethylindole-5-sulfonic acid (1b)

Se agitaron durante una h a temperatura ambiente en 100 ml de ácido acético glacial 18,2 g (0,12 mol) de ácido p-hidrazinobencenosulfónico y 14,8 g (0,17 mol) de isopropilmetilcetona. La mezcla se mantuvo luego a reflujo durante 4 h. Se enfrió la mezcla a temperatura ambiente y el precipitado sólido de color rosa resultante se separó por filtración y se lavó con éter. 18.2 g (0.12 mol) of p-hydrazinobenzenesulfonic acid and 14.8 g (0.17 mol) of isopropylmethyl ketone were stirred for one hour at room temperature in 100 ml. The mixture was then refluxed for 4 h. The mixture was cooled to room temperature and the resulting pink solid precipitate was filtered off and washed with ether.

El precipitado se disolvió en metanol y se añadió una solución concentrada de hidróxido potásico en 2-propanol hasta que precipitó completamente un sólido amarillo. Se separó el precipitado por filtración, se lavó con éter y se secó en desecador sobre P2O5. The precipitate was dissolved in methanol and a concentrated solution of potassium hydroxide in 2-propanol was added until a yellow solid precipitated completely. The precipitate was filtered off, washed with ether and dried in desiccator over P2O5.

Rendimiento: 20,4 g (71%), polvo blancuzco, p.f. 275ºC, Rf 0,40 (gel de sílice, isopropanol:agua: amoniaco 9:0,5:1). Yield: 20.4 g (71%), off-white powder, m.p. 275 ° C, Rf 0.40 (silica gel, isopropanol: water: ammonia 9: 0.5: 1).

Sal potásica del ácido 1-(-carboxipentil)-2,3,3-trimetilindolenio-5-sulfónicp (1a) Potassium salt of 1- (-carboxypentyl) -2,3,3-trimethylindolene-5-sulfonic acid (1a)

Se mantuvieron a reflujo en 100 ml de 1,2-diclorobenceno durante 12 h bajo atmósfera de nitrógeno 15,9 g (57 mmol) de la sal potásica del ácido 2,3,3-timetilindolenio-5-sulfónico y 15.9 g (57 mmol) of the potassium salt of 2,3,3-timethylindolene-5-sulphonic acid and 100 ml of 1,2-dichlorobenzene were refluxed under nitrogen atmosphere for 12 h

12,9 g (66 mmol) de ácido 6-bromohexanoico. La solución se enfrió a temperatura ambiente y el precipitado rosa se separó por filtración, se lavó con cloroformo y se secó. Rendimiento: 15,8 g (58%), polvo rosa, Rf 0,75 (RP-18, MeOH:agua 2:1). 12.9 g (66 mmol) of 6-bromohexanoic acid. The solution was cooled to room temperature and the pink precipitate was filtered off, washed with chloroform and dried. Yield: 15.8 g (58%), pink powder, Rf 0.75 (RP-18, MeOH: water 2: 1).

5 Síntesis de 1,2,3,3-tetrametilindoleninio-5-sulfonato (1c) 5 Synthesis of 1,2,3,3-tetramethylindoleninium-5-sulfonate (1c)

Se pusieron en suspensión 1,1 g de 2,3,3-trimetilindoleninio-5-sulfonato en 30 ml de yoduro de metilo. La mezcla de reacción se calentó a ebullición durante 25 h en tubo cerrado. Después de enfriar la mezcla, se decantó el exceso de yoduro de metilo y el residuo se puso en suspensión en 50 ml de acetona. Se filtró la solución y el residuo se secó en desecador 1.1 g of 2,3,3-trimethylindoleninium-5-sulfonate was suspended in 30 ml of methyl iodide. The reaction mixture was boiled for 25 h in a closed tube. After cooling the mixture, the excess methyl iodide was decanted and the residue was suspended in 50 ml of acetone. The solution was filtered and the residue dried in desiccator

10 sobre CaCl2. El polvo amarillo claro resultante se usó sin purificarlo más. Rendimiento: 90%, polvo amarillo claro. 10 over CaCl2. The resulting light yellow powder was used without further purification. Yield: 90%, light yellow powder.

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EJEMPLO 2 EXAMPLE 2

5 Síntesis de 2,4-bis[N-(butoxicarbonilpentil)-3,3-dimetil-5-sulfo-2-indoliniliden metil ciclobutendiilio-3-dicianometilen-1-oxolato (15) 3-dicianometilen-2,4-dibutil-escuarato (2d) 5 Synthesis of 2,4-bis [N- (butoxycarbonylpentyl) -3,3-dimethyl-5-sulfo-2-indolinylidene methyl cyclobutenediyl-3-dicyanomethylene-1-oxolate (15) 3-dicyanomethylene-2,4-dibutyl -scuarate (2d)

10 Se preparó 3-diciano-2,4-dibutil-escuarato (2d) de acuerdo con Gerecht y otros (1984) 10 3-Dicyano-2,4-dibutyl-squarate (2d) was prepared according to Gerecht et al. (1984)

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Se disolvieron en 40 ml de THF 2,16 ml (10 mmol) de dibutiléster del ácido escuárico. 2.16 ml (10 mmol) of squaric acid dibutyl ester were dissolved in 40 ml of THF.

15 Se añadieron bajo agitación 660 mg (10 mmol) de malonodinitrilo. Se añadió luego una solución de 1,64 ml de trietilamina en 3 ml de THF y la mezcla se agitó a temperatura ambiente durante 15 h. El disolvente se eliminó a presión reducida y quedó un aceite de color amarillopardo. El producto en bruto se purificó por cromatografía múltiplex de líquidos (MPLC) usando gel de sílice como fase estacionaria y metanol como eluyente. 15 660 mg (10 mmol) of malonodinitrile was added with stirring. A solution of 1.64 ml of triethylamine in 3 ml of THF was then added and the mixture was stirred at room temperature for 15 h. The solvent was removed under reduced pressure and a yellow-brown oil remained. The crude product was purified by multiplex liquid chromatography (MPLC) using silica gel as stationary phase and methanol as eluent.

Rendimiento: 173 mg (63%) de (2d). Yield: 173 mg (63%) of (2d).

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Se mantuvieron a reflujo durante 4 h 472 mg de la sal potásica del ácido 1-(carboxipentil)-2,3,3-trimetilindolenio-5-sulfónico (1a) y 137 mg del éster dibutílico del ácido malononitriloescuárico (2d) en 25 ml de butanol:tolueno (1:1, v/v) usando una trampa Dean472 mg of the potassium salt of 1- (carboxypentyl) -2,3,3-trimethylindolene-5-sulfonic acid (1a) and 137 mg of the dibutyl ester of malononitrile escarric acid (2d) were maintained at reflux for 4 hours. ml of butanol: toluene (1: 1, v / v) using a Dean trap

10 Stark. Después de enfriada la mezcla a temperatura ambiente, se eliminaron los disolventes en vacío y el producto en bruto se trituró con éter y se secó. El producto en bruto se purificó por cromatografía preparativa en capa fina en placas de vidrio RP-18 usando una mezcla de metanol:agua (2:1 v/v) como eluyente. Se recogió la banda azul-verde con un Rf de 0,55. Rendimiento: 32%. FAB-EM-FAB calculado para C41H44N4O11S2K2 (M2-) 832,9, hallado 10 Stark After the mixture was cooled to room temperature, the solvents were removed in vacuo and the crude product was triturated with ether and dried. The crude product was purified by preparative thin layer chromatography on RP-18 glass plates using a mixture of methanol: water (2: 1 v / v) as eluent. The blue-green band was collected with an Rf of 0.55. Yield: 32%. FAB-EM-FAB calculated for C41H44N4O11S2K2 (M2-) 832.9, found

15 633,2. IR (KBr): 2100 cm-1 (CN). RMN 1H (D2O):  8,00 (2H, s), 7,90 (2H, d), 7,75 (2H, d), -CH= está intercambiado, 4,45 (4H, t), 2,10 (4H, t), 1,85 (4H, m), 1,55 (4H, m), 1,45 (12H, s), 1,35 (4H, m); max(abs) = 667 nm (PBS), max (em) = 685 nm (PBS) (4%), max (abs) = 687 nm (PBS+HSA), max (em) = 704 nm (PBS+HSA), (8%),  = 110.000 l/mol.cm (H2=). 15 633.2. IR (KBr): 2100 cm-1 (CN). 1H NMR (D2O):  8.00 (2H, s), 7.90 (2H, d), 7.75 (2H, d), -CH = is exchanged, 4.45 (4H, t), 2 , 10 (4H, t), 1.85 (4H, m), 1.55 (4H, m), 1.45 (12H, s), 1.35 (4H, m); max (abs) = 667 nm (PBS), max (em) = 685 nm (PBS) (4%), max (abs) = 687 nm (PBS + HSA), max (em) = 704 nm (PBS + HSA), (8%),  = 110,000 l / mol.cm (H2 =).

20 EJEMPLO 3 Los compuestos de tioescuaraína de este ejemplo no forman parte de la invención según se reivindica, pero se retienen como información base útil. EXAMPLE 3 The thioscuaraine compounds of this example do not form part of the invention as claimed, but are retained as useful base information.

Tioescuaraína y dicianometilenescuaraínas asimétricas Thioescuaraine and asymmetric dicyanomethylene quarantines

Síntesis de tioescuaraína monosustituida y derivados de dicianometilenescuaraína Los siguientes compuestos son intermedios importantes para la síntesis de colorantes Synthesis of monosubstituted thioescuaraine and dicyanomethylene quarantine derivatives The following compounds are important intermediates for dye synthesis

5 asimétricos de escuaraína y se pueden sintetizar usando como materiales de partida derivados del ácido escuárico o de éster escuárico. Seguidamente se da un procedimiento general para la síntesis de dos clases de análogos asimétricos de escuaraína. 5 asymmetric squaraine and can be synthesized using starting materials derived from squaric acid or squaric ester. A general procedure is then given for the synthesis of two classes of asymmetric analogs of squaraine.

Se disolvió en 10 ml de etanol que contenía 100 l de trietilamina 1 mmol de 1-(carboxipentanil)-2,3,3-trimetilindolenio-5-sulfonato. La mezcla se calentó a 40ºC y se añadieron 10 en porciones pequeñas 1,1 mmol de éster dibutílico del ácido dicianometilenescuárico (2d) o de sal disódica del ácido 1,3-ditioescuárico (2c). La mezcla de reacción se calentó luego a 60ºC y se agitó durante 4 h. Después de enfriada la mezcla a temperatura ambiente, se eliminó el disolvente a presión reducida. El residuo se volvió a disolver en etanol, se añadieron 5 ml de HCl 0,1 M y la mezcla se mantuvo a reflujo durante 10 min. Después de enfriar, se eliminaron It was dissolved in 10 ml of ethanol containing 100 µl of triethylamine 1 mmol of 1- (carboxypentanil) -2,3,3-trimethylindolene-5-sulfonate. The mixture was heated to 40 ° C and 1.1 mmol of dicyanomethylene tearic acid dibutyl ester (2d) or disodium salt of 1,3-dithiosquaric acid (2c) were added in small portions. The reaction mixture was then heated to 60 ° C and stirred for 4 h. After the mixture was cooled to room temperature, the solvent was removed under reduced pressure. The residue was redissolved in ethanol, 5 ml of 0.1 M HCl was added and the mixture was refluxed for 10 min. After cooling, they were removed

15 los disolventes y el residuo se lavó varias veces con éter o cloroformo. The solvents and the residue were washed several times with ether or chloroform.

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Derivado de escuaraína Esquaraine derivative
R R1 R R1

Diciano-metileno DitioDiciano-methylene Ditio
C(CN)2 S OH SH C (CN) 2 S OH SH

Procedimiento general de síntesis para colorantes asimétricos de tioescuaraína y metilenescuaraína Se calentaron a reflujo los intermedios anteriores con 1 mmol de 1,2,3,3tetrametilindoleninio-5-sulfonato en una mezcla de butanol:tolueno (1:1 v/v) usando una trampa General synthesis procedure for asymmetric dyes of thioescuaraine and methylene quarantine The above intermediates were heated to reflux with 1 mmol of 1,2,3,3-tetramethylindoleninium-5-sulphonate in a mixture of butanol: toluene (1: 1 v / v) using a trap

5 Dean-Stark. Después de enfriar se eliminaron los disolventes a presión reducida. El producto se puede purificar por cromatografía preparativa en capa fina (RP-18F254S) usando como eluyente metanol:agua (2:1 v/v). 5 Dean-Stark. After cooling the solvents were removed under reduced pressure. The product can be purified by preparative thin layer chromatography (RP-18F254S) using as eluent methanol: water (2: 1 v / v).

Rendimiento: 25-30% de compuesto asimétrico. Yield: 25-30% asymmetric compound.

10 Esquema de síntesis para un colorante asimétrico de tioescuaraína EJEMPLO 4 10 Synthesis scheme for an asymmetric thioescuaraine dye EXAMPLE 4

imagen2image2

Sólo forman parte de la invención según se reivindica los compuestos de Only part of the invention is claimed as claimed by the compounds of

dicianometilenescuaraína de este ejemplo. Los restantes compuestos se conservan como dicyanomethylene quaraine of this example. The remaining compounds are preserved as

información útil antecedente. Useful background information.

Estructuras adicionales de colorantes de tioescuaraína y metilenescuaraína Additional structures of thioescuaraine and methylene quarantine dyes

imagen3image3

El último ejemplo muestra un anillo cuadrado central (X = O-, S-) convertido de manera que contiene un grupo final reactivo para unión covalente a moléculas vehículo. Para introducir una función amino en un anillo de escuaraína (X = O-, S-), la escuaraína o escuaraína The last example shows a central square ring (X = O-, S-) converted so that it contains a reactive end group for covalent binding to vehicle molecules. To introduce an amino function into a ring of squaraine (X = O-, S-), the squaraine or squaraine

15 sustituida se convierte en una versión monoéster (X = OMe, OBu) en la que Me es metilo y Bu es butilo. El monoéster se hace reaccionar luego con la amina o un derivado aminoácido para que resulte un derivado amino. Este mecanismo ofrece una ruta conveniente de conversión de un colorante no reactivo de escuaraína en un análogo reactivo. The substituted one becomes a monoester version (X = OMe, OBu) in which Me is methyl and Bu is butyl. The monoester is then reacted with the amine or an amino acid derivative to result in an amino derivative. This mechanism offers a convenient route for converting a non-reactive dichlorine dye into a reactive analog.

EJEMPLO 5 EXAMPLE 5

Procedimientos generales para marcar proteínas y determinación de relaciones de colorante a proteína General procedures for marking proteins and determining dye to protein ratios

Las reacciones de marcar proteínas se realizaron usando tampón de bicarbonato 50 mM (pH 9,1). Se preparó una solución madre de 1 mg de colorante en 100 l de DMF anhidra. Se disolvieron 10 mg de proteína en 1 ml de tampón de bicarbonato 100 mM (pH 9,1). Se añadió colorante de la solución madre y la mezcla se agitó durante 24 h a temperatura ambiente. Protein labeling reactions were performed using 50 mM bicarbonate buffer (pH 9.1). A stock solution of 1 mg of dye in 100 µl of anhydrous DMF was prepared. 10 mg of protein was dissolved in 1 ml of 100 mM bicarbonate buffer (pH 9.1). Coloring of the stock solution was added and the mixture was stirred for 24 h at room temperature.

Se separó colorante no conjugado de las proteínas marcadas usando cromatografía de penetración en gel con columna Sephadex G50 (columna de 0,5 cm x 20 cm) y como eluyente solución tampón de fosfato 22 mM (pH 7,3). La primera banda coloreada contenía el conjugado de colorante-proteína. Una posterior banda azul con un tiempo de retención mucho más alto contenía el colorante libre separado. Se preparó una serie de reacciones de marcación como se ha descrito antes para obtener diferentes relaciones de colorante a proteína. Comparativamente con las formas libres, las formas unidas a proteína de los colorantes presentan cambios definidos en sus propiedades espectrales. Unconjugated dye was separated from the labeled proteins using gel penetration chromatography with Sephadex G50 column (0.5 cm x 20 cm column) and as eluent phosphate buffer solution 22 mM (pH 7.3). The first colored band contained the dye-protein conjugate. A subsequent blue band with a much higher retention time contained the separated free dye. A series of labeling reactions were prepared as described above to obtain different dye to protein ratios. Compared to the free forms, the protein-bound forms of the dyes have definite changes in their spectral properties.

Las concentraciones de proteína se determinaron usando el kit de Reactivo de Ensayo de Proteínas BCA de Pierce (Rockford, IL). La relación de colorante a proteína (D/P) da el número de moléculas de colorante unidas covalentemente a la proteína. Protein concentrations were determined using the Pierce BCA Protein Assay Reagent kit (Rockford, IL). The ratio of dye to protein (D / P) gives the number of dye molecules covalently bound to the protein.

Unión covalente de éster de NHS (14) a anti-HSA policlonal Covalent ester bonding of NHS (14) to polyclonal anti-HSA

Se disolvieron 385 l (5,2 mg/ml) de anti-HSA en 750 l de tampón de bicarbonato (0,1 M, pH 9,0). Se disolvió 1 mg de éster de NHS (14) en 50 l de DMF y se añadió lentamente con agitación a la solución de proteína antes preparada. Después de 20 h de agitación, se separó el conjugado de proteína del colorante libre usando una columna Sephadex G50 y tampón de fosfato (20 mM, pH 7,2). La primera banda azul que se aisló contenía el conjugado marcado. 385 µl (5.2 mg / ml) of anti-HSA was dissolved in 750 µl of bicarbonate buffer (0.1 M, pH 9.0). 1 mg of NHS ester (14) was dissolved in 50 µl of DMF and slowly added with stirring to the protein solution prepared above. After 20 h of stirring, the protein conjugate was separated from the free dye using a Sephadex G50 column and phosphate buffer (20 mM, pH 7.2). The first blue band that was isolated contained the labeled conjugate.

Conjugación de (14) a HSA Conjugation of (14) to HSA

Se añadieron lentamente 0,5 mg de (14) en 50 l de DMF a una solución en agitación de 5 mg de HSA en 750 l de tampón de bicarbonato (0,1 M, pH 9,0). La mezcla se agitó durante otras 6 h a temperatura ambiente. La mezcla se dializó frente a un tampón de fosfato (22 mM;, pH 7,2) usando una membrana de diálisis (1500 FT, Union Carbide) con corte a 0.5 mg of (14) in 50 µl of DMF was slowly added to a stirring solution of 5 mg of HSA in 750 µl of bicarbonate buffer (0.1 M, pH 9.0). The mixture was stirred for another 6 h at room temperature. The mixture was dialyzed against a phosphate buffer (22 mM; pH 7.2) using a dialysis membrane (1500 FT, Union Carbide) cut to

10.000. Análisis: max (abs) = 642 nm (PBS); max(em) = 654 nM (PBS). 10,000 Analysis: max (abs) = 642 nm (PBS); max (em) = 654 nM (PBS).

Se realizaron reacciones similares usando los otros colorantes reactivos. Similar reactions were performed using the other reactive dyes.

Tiempos de extinción de la fluorescencia de diferentes colorantes y sus conjugados  Extinction times of fluorescence of different dyes and their conjugates

La siguiente tabla muestra los tiempos de extinción de la fluorescencia de varios colorantes y sus conjugados. Las condiciones experimentales incluyeron (1) excitación a 600 nm usando laser de colorante de rodamina B, (2) emisión observada a 660 nm usando un filtro de interferencia con paso de banda a 10 nm, y (3) a una temperatura de 20ºC. The following table shows the fluorescence extinction times of various dyes and their conjugates. Experimental conditions included (1) excitation at 600 nm using rhodamine B dye laser, (2) emission observed at 660 nm using an interference filter with 10 nm bandpass, and (3) at a temperature of 20 ° C.

MuestraSample
Tiempo de extinción, ns Amplitud Intensidad fraccionaria Tiempo de vida media, ns Chi cuadrado  Extinction time, ns Amplitude  Fractional intensity Half-life, ns Chi squared

3a 3rd
0,21 0,752 0,496 0,43 3,7 0.21 0.752 0.496 0.43 3.7

0,65 0.65
0,248 0,504 0.248 0.504

4 4
0,20 0,558 0,286 0,51 3,8 0.20 0.558 0.286 0.51 3.8

0,64 0.64
0,442 0,714 0.442 0.714

3b-HSA 3b-HSA
0,18 0,676 0,142 0.18 0.676 0.142

0,96 0.96
0,089 0,097 2,26 1,7 0.089 0.097 2.26 1.7

3,81 3.81
0,253 0,761 0.253 0.761

13-HSA 13-HSA
0,011 0,865 0,036 0.011 0.865 0.036

0,768 0.768
0,068 0,201 2,44 5,22 0.068 0.201 2.44 5.22

2,99 2.99
0,067 0,764 0.067 0.764

Cy5 Cy5
1,02 1 1 1,01 2,1 1.02 one one 1.01 2.1

Cy5-hCG Cy5-hCG
0,16 0,408 0,071 1,33 2,8 0.16 0.408 0.071 1.33 2.8

1,41 1.41
0,592 0,929 0.592 0.929

10 Propiedades espectrales y relaciones colorante a proteína para varios colorantes reactivos de escuaraína y sus conjugados 10 Spectral properties and protein-to-protein dye ratios for various reactive dyes of squaraine and its conjugates

Se determinaron las propiedades espectrales y relaciones de colorante a proteína para varios colorantes reactivos de escuaraína y sus conjugados. La Figura 1 muestra los espectros de absorción (excitación) y emisión para (13)-HSA en PBS. La tabla siguiente resume datos para (13)-HSA y otros varios colorantes reactivos de escuaraína y sus conjugados en PBS. The spectral properties and ratios of dye to protein were determined for several reactive dyes of squaraine and its conjugates. Figure 1 shows the absorption (excitation) and emission spectra for (13) -HSA in PBS. The following table summarizes data for (13) -HSA and several other reactive dyes of squaraine and its conjugates in PBS.

Escuaraína Squaraine
max(abs), nm maz(em), nm , l(mol.cm) Rend c, % D/P, mol/mol max (abs), nm maz (em), nm , l (mol.cm) Yield c,% D / P, mol / mol

3b 3b-HSA 6a 7 7-HSA 13 13-HSA 15 15-HSA 3b 3b-HSA 6a 7 7-HSA 13 13-HSA 15 15-HSA
635 642 627 634 635 630 642 667 685 642 653 647 646 660 649 654 685 704 180.000 -100.000 120.000 -66.000 -110.000 - 13 60-70 3 13 50 5 60ñ-70 4 n.d. -1 -0,5 -0,8 -n.d. 635 642 627 634 635 630 642 667 685 642 653 647 646 660 649 654 685 704 180,000 -100,000 120,000 -66,000 -110,000 - 13 60-70 3 13 50 5 60ñ-70 4 n.d. -1 -0.5 -0.8 -n.d.

imagen1image 1

Descripción de aplicaciones de la invención Además de los compuestos, la invención proporciona varios procedimientos para usar estos compuestos en diversos formatos de ensayo. 10 El ensayo puede ser un ensayo competitivo que incluye un resto de reconocimiento, un partícipe de unión y un analito. Los partícipes de unión y los analitos se pueden seleccionar entre el grupo constituido por biomoléculas, fármacos y polímeros. En algunos formatos de ensayo competitivo, se marcan un compuesto o varios con compuestos fotoluminiscentes de acuerdo con la invención. Por ejemplo, el asociado de unión puede marcarse con uno de tales 15 compuestos fotoluminiscentes y, por la aparición de fluorescencia en una fase líquida del Description of applications of the invention In addition to the compounds, the invention provides several methods for using these compounds in various assay formats. 10 The assay can be a competitive trial that includes a recognition moiety, a binding participant and an analyte. Binding participants and analytes can be selected from the group consisting of biomolecules, drugs and polymers. In some competitive assay formats, a compound or several are marked with photoluminescent compounds according to the invention. For example, the binding partner can be labeled with one of such photoluminescent compounds and, by the appearance of fluorescence in a liquid phase of the

ensayo, se puede detectar el desplazamiento del compuesto desde un resto de reconocimiento inmovilizado. En otros formatos de ensayo competitivo, se puede usar una emzima inmovilizada para formar un complejo con el sustrato fluoróforo-conjugado. assay, the displacement of the compound from an immobilized recognition moiety can be detected. In other competitive assay formats, an immobilized emzyme can be used to form a complex with the fluorophore-conjugate substrate.

La unión de antagonistas a un receptor se puede ensayar por un procedimiento de unión competitiva en los denominados ensayos de ligando/receptor. En tales ensayos, un antagonista marcado compite con un ligando no marcado por el sitio de unión del receptor. Uno de los partícipes de unión se puede inmovilizar, pero no se ha de inmovilizar necesariamente. Tales ensayos se pueden realizar también en microplacas. La inmovilización se puede lograr mediante unión covalente a la pared del pocillo o a la superficie de las perlas. The binding of antagonists to a receptor can be tested by a competitive binding procedure in so-called ligand / receptor assays. In such assays, a labeled antagonist competes with an unlabeled ligand for the receptor binding site. One of the union participants can be immobilized, but not necessarily immobilized. Such tests can also be performed on microplates. Immobilization can be achieved by covalent bonding to the wall of the well or to the surface of the beads.

Otros formatos de ensayo preferidos son los ensayos inmunológicos. Hay varios tipos de ensayos inmunológicos. Ensayos de unión competitivos, en los que antígenos marcados y no marcados compiten por los sitios de unión sobre la superficie de un anticuerpo (material de unión). Típicamente, hay tiempos de incubación requeridos para que haya un tiempo suficiente para equilibrar. Tales ensayos se pueden realizar de modo heterogéneo u homogéneo. Other preferred assay formats are immunological assays. There are several types of immunological tests. Competitive binding assays, in which labeled and unlabeled antigens compete for binding sites on the surface of an antibody (binding material). Typically, there are incubation times required so that there is sufficient time to balance. Such tests can be performed heterogeneously or homogeneously.

Los ensayos de emparedado usan anticuerpos secundarios y se elimina material de unión de acceso del analito mediante una etapa de lavado. Sandwich assays use secondary antibodies and analyte access binding material is removed by a washing step.

Entre otros tipos de reacciones figuran unión entre avidina y proteína, proteína A e inmunoglobulinas, lectinas y azúcares (por ejemplo, concanavalina A y glucosa). Other types of reactions include binding between avidin and protein, protein A and immunoglobulins, lectins and sugars (for example, concanavalin A and glucose).

Los compuestos fotoluminiscentes descritos aquí se pueden usar también para secuenciar ácidos nucleicos y péptidos. Por ejemplo, se pueden usar oligonucleótidos marcados por fluorescencia para detectar fragmentos de ADN. The photoluminescent compounds described herein can also be used to sequence nucleic acids and peptides. For example, fluorescence labeled oligonucleotides can be used to detect DNA fragments.

Otras aplicaciones de cebadores de ADN marcados, además de para la secuenciación de ADN, están en los procedimientos de hibridación fluorescente in situ (FISH) y para aplicaciones de polimorfismos de nucleótidos individuales (SNP). Other applications of labeled DNA primers, in addition to DNA sequencing, are in the process of fluorescent in situ hybridization (FISH) and for applications of individual nucleotide polymorphisms (SNPs).

Los experimentos de marcación multicolor permiten controlar simultáneamente diferentes parámetros bioquímicos. A este fin, se pueden introducir dos o más fluoróforos en el sistema biológico para informar sobre diferentes funciones bioquímicas. La técnica se puede aplicar a hibridación fluorescente in situ (FISH), secuenciación de ADN, microscopía de flurescencia y citometría de flujo. Una forma de lograr el análisis multicolor es marcar biomoléculas tales como nucleótidos, proteínas o cebadores de ADN con diferentes marcadores fluorescentes y propiedades de fluorescencia definidas. Para marcación multicolor se prefieren fluoróforos con anchuras de banda de emisión estrechas, porque tienen sólo un pequeño solapamiento con los otros colorantes y, por ello, mútuamente están bien separados para que haya una resolución suficiente de la señal. Un trío multicolor adecuado de fluoróforos incluiría Cy3, TRICT y un compuesto fotoluminiscente según se ha descrito aquí, entre otros. Multicolored labeling experiments allow simultaneous control of different biochemical parameters. To this end, two or more fluorophores can be introduced into the biological system to inform about different biochemical functions. The technique can be applied to fluorescent in situ hybridization (FISH), DNA sequencing, fluorescence microscopy and flow cytometry. One way to achieve multicolored analysis is to label biomolecules such as nucleotides, proteins or DNA primers with different fluorescent markers and defined fluorescence properties. For multicolored marking, fluorophores with narrow emission bandwidths are preferred, because they have only a small overlap with the other dyes and, therefore, mutually separate so that there is a sufficient resolution of the signal. A suitable multicolored trio of fluorophores would include Cy3, TRICT and a photoluminescent compound as described herein, among others.

El uso simultáneo de cebadores de FISH (hibridación fluorescente in situ) en combinación con diferentes fluoróforos es útil para la detección de translocaciones cromosómicas, para mapeado de genes sobre cromosomas y para marcar tumores, para nombrar sólo unas pocas aplicaciones. Una manera de conseguir la detección simultánea de secuencias múltiples es usar la marcación combinatoria. Se pueden visualizar hasta siete diferentes dianas de ADN usando una combinación de cebadores haptenados de ADN (por ejemplo, biotina, digoxigenina o dinitrofenol) con tres conjuntos de fluoróforos distinguibles que muestran emisión en el verde (fluorescente), el rojo (Texas Red) y azul (ácido 7-amino-4-metilcumarin-3-ácido o Cascade Blue) (Ried y otros, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 1388-1392 (1992)). Se pueden visualizar tres cebadores de ADN marcados de los tres marcadores fluorescentes, mientras que otros cuatro aparecerán como mezclas de fluoróforos, por ejemplo, el cebador 4 (fluoresceína y rodamina); cebador 5 (fluoresceína y Cascade Blue); cebador 6 (rodamina y Cascade Blue) y cebador 7 (fluoresceína, rodamina y Cascade Blue). The simultaneous use of FISH (fluorescent in situ hybridization) primers in combination with different fluorophores is useful for the detection of chromosomal translocations, for mapping genes on chromosomes and for marking tumors, to name only a few applications. One way to achieve simultaneous multiple sequence detection is to use combinatorial dialing. Up to seven different DNA targets can be visualized using a combination of haptenized DNA primers (eg, biotin, digoxigenin or dinitrophenol) with three sets of distinguishable fluorophores that show emission in green (fluorescent), red (Texas Red) and blue (7-amino-4-methylcumarin-3-acid or Cascade Blue acid) (Ried et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 1388-1392 (1992)). Three labeled DNA primers of the three fluorescent markers can be visualized, while another four will appear as mixtures of fluorophores, for example, primer 4 (fluorescein and rhodamine); primer 5 (fluorescein and Cascade Blue); primer 6 (rhodamine and Cascade Blue) and primer 7 (fluorescein, rhodamine and Cascade Blue).

La otra manera es marcar cada cebador de ácido nucleico con un fluoróforo con propiedades espectrales definidas. Se pueden sintetizar conjugados similares de esta invención y usarlos en un enfoque de análisis multisecuencial multicolor. The other way is to label each nucleic acid primer with a fluorophore with defined spectral properties. Similar conjugates of this invention can be synthesized and used in a multicolored multisequential analysis approach.

Los compuestos luminiscentes de la invención pueden usarse también para ensayos de exploración en una biblioteca combinatoria de compuestos. Los compuestos se pueden explorar en cuanto a varias características, incluidas su especifidad y avidez a favor de un resto de reconocimiento particular. The luminescent compounds of the invention can also be used for screening tests in a combinatorial library of compounds. The compounds can be explored in terms of various characteristics, including their specificity and greediness in favor of a particular recognition.

Los ensayos de exploración de una biblioteca de compuestos son bien conocidos. Un ensayo de exploración se usa para determinar compuestos que se unen a una molécula diana y por ello crean un cambio de señal que genera un ligando marcado unido a la molécula diana. Tales ensayos permiten explorar compuestos que actúan como agonistas o antagonistas de un receptor o que interrumpen la interacción proteína-proteína. También se pueden usar para detectar hibridación o unión de ADN y/o ARN. Screening tests of a library of compounds are well known. An exploration assay is used to determine compounds that bind to a target molecule and thereby create a signal change that generates a labeled ligand bound to the target molecule. Such assays allow to explore compounds that act as agonists or antagonists of a receptor or that disrupt the protein-protein interaction. They can also be used to detect hybridization or binding of DNA and / or RNA.

Otra manera de realizar ensayos de exploración está basada en compuestos que influyen sobre la actividad enzimática. A tal fin se podrían usar sustratos de enzima no fluorescentes de la invención para detectar la interacción con el sustrato. Another way to perform screening assays is based on compounds that influence enzyme activity. To this end, non-fluorescent enzyme substrates of the invention could be used to detect interaction with the substrate.

También es posible ensayar compuestos que interfieren con proteínas que inhiben la actividad enzimática usando un ensayo electroforético. En tales ensayos, los compuestos más activos impiden la inhibición de enzimas, lo que da por resultado más catálisis enzimática. It is also possible to test compounds that interfere with proteins that inhibit enzyme activity using an electrophoretic assay. In such assays, the most active compounds prevent enzyme inhibition, which results in more enzymatic catalysis.

Además de los sustratos de enzimas no fluorescentes se pueden usar en tales ensayos sustratos fluorescentes. La escisión del sustrato fluorescente conduce a un cambio de las propiedades espectrales tales como el máximo de excitación y emisión, lo que permite distinguir entre el fluoróforo libre y el unido. In addition to non-fluorescent enzyme substrates, fluorescent substrates can be used in such assays. The cleavage of the fluorescent substrate leads to a change in spectral properties such as maximum excitation and emission, which makes it possible to distinguish between free and bound fluorophore.

Analitos Analytes

La invención puede usarse para detectar un analito que interacciona con un resto de reconocimiento de manera detectable. Como tal, la invención se puede unir a un resto de reconocimiento que es conocido por los expertos en la técnica. Tales restos de reconocimiento permiten la detección de analitos específicos. Son ejemplos moléculas sensibles al pH o al potasio, por ejemplo, sintetizadas mediante introducción de quelantes de potasio tales como éteres corona (azacoronas, tiacoronas, etc.). Para detectar las concentraciones iónicas intracelulares se usan frecuentemente sensores de calcio basados en BAPTA (1,2-bis(2aminofenoxi)etan-N,N,N’,N’-tetra-ácido acético) como especie quelaante. La combinación de un compuesto de la invención y el BAPTA, resto de unión de calcio, puede conducir a nuevos sensores de Ca absorbentes y emisores de longitud de onda larga que podrían usarse para la determinación de concentraciones intra y extracelulares de calcio (Akkaya y otros, Tetrahedron Lett. 38, 4513-4516 (1997)). The invention can be used to detect an analyte that interacts with a recognition moiety in a detectable manner. As such, the invention can be attached to a recognition moiety that is known to those skilled in the art. Such recognition moieties allow the detection of specific analytes. Examples are pH or potassium sensitive molecules, for example, synthesized by introduction of potassium chelators such as corona ethers (azacorones, thiacorones, etc.). To detect intracellular ionic concentrations, calcium sensors based on BAPTA (1,2-bis (2-aminophenoxy) ethan-N, N, N ’, N’-tetra-acetic acid) are frequently used as chelating species. The combination of a compound of the invention and the BAPTA, calcium binding moiety, can lead to new absorbent Ca sensors and long wavelength emitters that could be used for the determination of intracellular and extracellular calcium concentrations (Akkaya et al. , Tetrahedron Lett. 38, 4513-4516 (1997)).

Procedimientos de fluorescencia Fluorescence procedures

Estos compuestos de la nueva invención se pueden detectar aplicando procedimientos fluorescentes basados en la intensidad, comúnmente usados. Se sabe que los colorantes de escuaraína tienen tiempos de vida en el intervalo de cientos de ps a unos pocos ns (véase tabla). El tiempo de vida de nanosegundos y la longitud de onda larga de absorción y emisión de estos colorantes cuando se unen a proteínas permitiría medirlos con una instrumentación barata usando diodos de láser para excitación y fotodiodos de avalancha para detección. Son ensayos típicos basados en la medición del tiempo de vida de la fluorescencia como parámetro los ensayos FRET (transferencia de energía por resonancia de fluorescencia). La unión entre una especie marcada dadora fluorescente (típicamente un antígeno) y una especie marcada aceptora fluorescente está acompañada por un cambio en la intensidad y el tiempo de vida de la fluorescencia. El tiempo de vida se puede medir usando procedimientos basados en la intensidad o modulación de fase (J.R. LAKOWITZ, PRINCIPLES OF FLUORESCENCE SPECTROSCOPY (1983)). These compounds of the new invention can be detected by applying commonly used intensity-based fluorescent procedures. It is known that squaraine dyes have life times in the range of hundreds of ps to a few ns (see table). The nanosecond life time and the long wavelength of absorption and emission of these dyes when bound to proteins would allow them to be measured with cheap instrumentation using laser diodes for excitation and avalanche photodiodes for detection. Typical tests are based on the measurement of the fluorescence lifetime as a parameter of the FRET tests (fluorescence resonance energy transfer). The union between a species labeled fluorescent donor (typically an antigen) and a species labeled fluorescent acceptor is accompanied by a change in the intensity and lifetime of the fluorescence. Life time can be measured using procedures based on intensity or phase modulation (J.R. LAKOWITZ, PRINCIPLES OF FLUORESCENCE SPECTROSCOPY (1983)).

Los colorantes de escuaraína presentan una polarización intrínseca alta en ausencia de movimiento rotatorio, lo que los hace útiles como marcadores en ensayos de polarización de fluorescencia (FP). Los inmunoensayos de polarización de fluorescencia (FPI) se usan ampliamente para cuantificar antígenos de bajo peso molecular. Los ensayos están basados en medidas de la polarización de antígenos con sondas fluorescentes. El requerimiento de sondas de polarización usadas en FPI es que la emisión del antígeno marcado no unido se pueda despolarizar y aumentar después de unirse al anticuerpo. En tales ensayos de unión se pueden usar especies de bajo peso molecular marcadas con los compuestos de la invención, y la concentración desconocida del analito se puede determinar por el cambio de la emisión polarizada de la molécula del marcador fluorescente. Esquaraine dyes have a high intrinsic polarization in the absence of rotary motion, which makes them useful as markers in fluorescence polarization (FP) assays. Fluorescence polarization immunoassays (IPF) are widely used to quantify low molecular weight antigens. The assays are based on measures of polarization of antigens with fluorescent probes. The requirement of polarization probes used in FPI is that the emission of unbound labeled antigen can be depolarized and increased after binding to the antibody. In such binding assays low molecular weight species labeled with the compounds of the invention can be used, and the unknown concentration of the analyte can be determined by changing the polarized emission of the fluorescent marker molecule.

Los materiales, procedimientos y aplicaciones de la invención se ejemplifican con la descripción siguiente de la síntesis y propiedades espectrales de los compuestos. The materials, procedures and applications of the invention are exemplified by the following description of the synthesis and spectral properties of the compounds.

Se ha indicado ya la síntesis y la caracterización espectral de un derivado de escuaraína para unión covalente a biomoléculas. Las escuaraínas, que son derivados 1,3disustituidos del ácido escuárico, tienen altos coeficientes de absorción (>200.000 l mol-1 cm-1) en la región del rojo, presentan una alta fotoestabilidad y permiten la introducción de grupos funcionales reactivos tales como ésteres de NSH. Estos colorantes presentan buenos rendimientos cuánticos en la unión a proteínas. El carácter hidrófilo de los colorantes se puede mejorar introduciendo grupos ácido sulfónico. The synthesis and spectral characterization of a squaraine derivative for covalent binding to biomolecules has already been indicated. Squaraines, which are 1,3-substituted derivatives of squaric acid, have high absorption coefficients (> 200,000 l mol-1 cm-1) in the red region, have high photostability and allow the introduction of reactive functional groups such as NSH esters. These dyes have good quantum yields in protein binding. The hydrophilic character of the dyes can be improved by introducing sulfonic acid groups.

Las ventajas de la detección por fluorescencia con excitación a una longitud de onda alta son la aminorada autofluorescencia de las células y tejidos y el uso de fuentes baratas de luz láser operando a 635, 645 y 650 nm. La autofluorescencia de muestras biológicas disminuye al crecer la longitud de onda, en particular más allá de 600 nm. Sólo existen unas pocas sondas que absorben en la región del rojo o el infrarrojo próximo (NIR) e incluso son menos las disponibles en forma reactiva. Se pueden usar funcionalidades tales como isocianato y ésteres de N-hidrosuccinimida y grupos yodoacetamida y maleiimida reactivos frente a tiol para unir covalentamente moléculas de marcador a farmacos, ADN, anticuerpos y polímeros sintéticos. The advantages of fluorescence detection with high wavelength excitation are the reduced autofluorescence of cells and tissues and the use of cheap laser light sources operating at 635, 645 and 650 nm. Autofluorescence of biological samples decreases with increasing wavelength, in particular beyond 600 nm. There are only a few probes that absorb in the region of red or near infrared (NIR) and even fewer are available reactively. Functionalities such as isocyanate and N-hydrosuccinimide esters and thiol-reactive iodoacetamide and maleiimide groups can be used to covalently bind marker molecules to drugs, DNA, antibodies and synthetic polymers.

Aunque la invención se ha descrito en formas preferidas, sus realizaciones específicas según se han dado a conocer e ilustrado aquí no han de considerarse en sentido limitativo porque son posibles numerosas variaciones. Although the invention has been described in preferred forms, its specific embodiments as disclosed and illustrated herein are not to be considered in a limiting sense because numerous variations are possible.

Claims (5)

REIVINDICACIONES 1. Una composición de materia que comprende un compuesto fotoluminiscente, compuesto fotoluminiscente que tiene la estructura: 1. A composition of matter comprising a photoluminescent compound, a photoluminescent compound having the structure: imagen1image 1 en la que: in which:
(a) (to)
cada uno de B y C se selecciona entre el grupo constituido por W1 y W2, siendo W1 y W2 each of B and C is selected from the group consisting of W1 and W2, W1 and W2 being
(b) (b)
uno de B y C es W1 y el otro de B y C es W2, one of B and C is W1 and the other of B and C is W2,
(c) (C)
n se selecciona independientemente para cada uno de B y C entre el grupo constituido por 0, 1 y 2; n is independently selected for each of B and C from the group consisting of 0, 1 and 2;
(d) (d)
Y se selecciona independientemente para cada uno de B y C entre el grupo constituido por O, S, Se, Te, N-Rh y C(Ri)(Rj), seleccionándose Rh entre el grupo constituido por H, grupos alifáticos, grupos alicíclicos y grupos aromáticos, y seleccionándose cada uno de Ri y Rj entre los grupos alifáticos; Y is independently selected for each of B and C from the group consisting of O, S, Se, Te, N-Rh and C (Ri) (Rj), Rh being selected from the group consisting of H, aliphatic groups, alicyclic groups and aromatic groups, and each of Ri and Rj being selected from the aliphatic groups;
(e) (and)
R se selecciona independientemente para cada uno de B y C entre el grupo constituido por H, grupos alifáticos, grupos alicíclicos y grupos aromáticos, y R is independently selected for each of B and C from the group consisting of H, aliphatic groups, alicyclic groups and aromatic groups, and
(f) (F)
cada uno de X1, X2, X3 y X4 es selecciona independientemente para cada B y C entre el grupo constituido por N, O, S y C-Rk, seleccionándose Rk entre el grupo constituido por H, F, Cl, Br, I, grupos alifáticos, grupos alicíclicos, grupos aromáticos y partes de un ciclo aromático o heterocíclico condensado sustituido; each of X1, X2, X3 and X4 is independently selected for each B and C from the group consisting of N, O, S and C-Rk, Rk being selected from the group consisting of H, F, Cl, Br, I, aliphatic groups, alicyclic groups, aromatic groups and parts of a substituted condensed aromatic or heterocyclic cycle;
imagen1image 1 estando asociado el compuesto fotoluminiscente covalentemente o no covalentemente con un vehículo que es una perla. the photoluminescent compound being covalently or non-covalently associated with a vehicle that is a pearl.
2. 2.
La composición de la reivindicación 1, en la que el compuesto fotoluminiscente es simétrico. The composition of claim 1, wherein the photoluminescent compound is symmetric.
3. 3.
La composición de la reivindicación 1, en la que el compuesto fotoluminiscente es asimétrico. The composition of claim 1, wherein the photoluminescent compound is asymmetric.
4. Four.
La composición de la reivindicación 1, en la que n es 1. The composition of claim 1, wherein n is 1.
5. 5.
Un procedimiento para realizar un ensayo fotoluminiscente, procedimiento que A procedure to perform a photoluminescent test, a procedure that
comprende: excitar un compuesto fotoluminiscente según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 con luz de excitación, y detectar la luz de emisión emitida por el compuesto fotoluminiscente.. comprises: exciting a photoluminescent compound as defined in any of claims 1 to 4 with excitation light, and detecting the emission light emitted by the photoluminescent compound.
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