JP2001510873A - シアニン色素 - Google Patents

シアニン色素

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Abstract

(57)【要約】 構造(1): 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 シアニン色素群は、写真適用および生物学的適用の両方において、非常に鮮明
で用途の広い色素群であることが証明されている。スルホン酸の添加、およびコ
ンジュゲーションを目的とした官能性の付加は、それらが生物学的研究適用に関
して十分に開発されることを可能としている。さらなる水溶性および鮮明度の向
上を目的としたスルホン酸の添加により、該色素が全体的に中性または負に帯電
するようになる。米国特許第5,268,486号および同第5,486,616号
に記載されているように、塩基性シアニン構造は、+1の正の総電荷、例えば、
【化3】 を有する。
【0002】 ある適用においては、正に帯電した原子を幾つか有する色素が有益なものとな
り得る。本発明は、その必要性に応える。
【0003】 本発明は、構造:
【化4】 [式中、 点線は、各々の環が5個または6個の炭素原子をもち、その環にR3、R4、R 5 、およびR6が結合した、1つの環または2つもしくは3つの縮合環システムに
必要な炭素原子を表し; XおよびYは独立して、O、S、およびCR8 2(ここで、R8は、C1−C4ア ルキルである。)から選択され; nは、1、2、または3であり; R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくとも1つは場合によ り、反応性基または官能基を含んでなり; R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくとも1つには、1個 〜5個の正に帯電した窒素またはリンまたは硫黄原子が組み込まれており; 残りのR3、R4、R5、およびR6はいずれも独立して、H、SO3 -、Cl、Br
、OR9、およびSR9(ここで、R9は、C1−C10アルキルまたはアリールまた
はアルアルキルである。)から選択され; 残りのR1およびR2はいずれも独立して、置換されていない、またはSO3 -
置換されている、C1−C10アルキルまたはアリールまたはアルアルキルから選 択され; 残りのR7はいずれも、H、および置換されていない、またはSO3 -で置換さ れている、C1−C10アルキルまたはアリールまたはアルアルキルから選択され る。] (ただし、窒素およびリンおよび硫黄から選択される少なくとも2個の正に帯電
した原子は、R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7基に存在する。) を有するシアニン色素を提供する。
【0004】 好ましくは、該シアニン色素は、構造(2):
【化5】 を有する。
【0005】 好ましくは、該シアニン色素は、+2〜+6の正の総電荷を有する。該色素の
総電荷は、正に帯電した窒素(またはリンもしくは硫黄)原子の数からスルホネー
ト(またはカルボキシルもしくはホスフェート)基の数を引いたものとみなされ得
る。従って、例えば、3個の正に帯電した窒素原子および0または2つまたは4
つのスルホネート基を有する色素は、各々、+3または+1または−1の総電荷
を有するであろう。原子または基が帯電する度合いは、その環境のpHに依存し 得る。
【0006】 好ましくは、反応性基または官能基は、構造: −L−Q [式中、 Lは、リンカーであり;および Qは、反応性基または官能基である。] として存在する。該色素の反応性基は、標的分子の官能基と反応させることがで
き;または該色素の官能基は、標的分子の反応性基と反応させることができ;そ
のことによって、その標的分子は、該色素で標識化されるようになる。好ましく
は、Qは、第一級アミン、第二級アミン、ヒドラジン誘導体、ヒドロキシルアミ
ン誘導体、およびピラゾロンから選択される官能基である。あるいはまた、官能
基は、スルフヒドリル、カルボキシル、ヒドロキシル、チオホスフェート、イミ
ダゾール、並びにアルデヒドおよびケトンが含まれるカルボニルから選択され得
る。
【0007】 好ましくは、反応性基は、スクシンイミジルエステル、イソチオシアネート、
ジクロロトリアジン、イソシアネート、ハロアセトアミド、マレイミド、ハロゲ
ン化スルホニル、酸ハロゲン化物、アルキルイミドエステル、アリールイミドエ
ステル、カルボジイミド、ホスホルアミダイト、無水物、およびアシルアジドか
ら選択される。
【0008】 これらの官能基および反応性基により、本発明のシアニン色素を標的物質と結
合させて、コンジュゲートを形成する。適当な標的物質には、抗体、抗原、タン
パク質、炭水化物、脂質、ヌクレオチド、核酸、ポリマー粒子、またはガラスビ
ーズが含まれ得る。従って、例えば、上述した好ましい官能基を有するシアニン
色素は、炭水化物と反応させて、それと共にコンジュゲートを形成するのに適当
である。
【0009】 Lは、C、N、O、S、およびPから選択される1−60個の鎖原子を含み得
るリンカー、例えば、1個またはそれ以上のN、O、S、またはP原子が組み込
まれている1−30個の炭素原子からなる直鎖である。例えば、そのリンカーは
【化6】 [式中、 xは、1−30、好ましくは、1−10であり; pは、1−5であり; qは、0−5であり;および yは、1−5である。] であり得る。
【0010】 本発明のシアニン色素に存在するのは、1−5個の正に帯電した窒素またはリ
ンまたは硫黄原子が組み込まれている分枝鎖または直鎖である。(これらの正に 帯電したNまたはPまたはS原子の幾つかまたは全ては、リンカー基であるLに
存在し得る)。好ましくは、各々の正に帯電した原子は窒素原子であり、これは 、第四級アンモニウム基により与えられるか、あるいはまた、プロトン化された
第三級アミノ基、グアニジニウム基、イミダゾール基、またはピリジニウム基に
より与えられる。正に帯電したPおよびS原子は、各々、ホスホニウムイオンお
よびスルホニウムイオンにより与えられ得る。好ましくは、1個〜5個の正に帯
電した窒素原子が組み込まれている分枝鎖または直鎖は、鎖炭素原子が60個ま
であって、構造: −(CH2)m+101011;または −CH2−Ph−N+101011 [式中、 mは、1〜4であり; R10は、C1−C10アルキルであり;および R11は、C1−C10アルキルまたは−(CH2)m+101011である。] を有する。
【0011】 または、リンカー基であるLおよび/または正に帯電した窒素原子が組み込ま
れている鎖は、1つまたはそれ以上の天然アミノ酸残基または人工アミノ酸残基
を含んでなり得る。幾つかの数、例えば、1−20のリジン残基を導入して、所
望ならば、ε−アミノ基を四級化するのは簡単な事である。そのようなリンカー
は、−(CO.NHW)r(ここで、rは、1〜6であるのが好ましく;およびWは
、アミノアルキル、または−(CH2)4NH2もしくは−(CH2)4+10 J(ここ で、R10は、C1−C10アルキルである。)といったような四級化されたアミノ アルキルである。)という分属を含み得る。
【0012】 少なくとも2個の正に帯電した窒素またはリンまたは硫黄原子、および好まし
くは、少なくとも1つの反応性基または官能基は、該色素のコア構造に結合した
側基に存在する。それらは、同じ基または異なる基 R1、R2、R3、R4、R5
6、およびR7に位置し得る。
【0013】 好ましくは、該シアニン色素は、構造(2): [式中、 XおよびYは、C(CH3)2であり; nは、1または2であり; R1は、−(CH2)5−COOHであり; R2は、−(CH2)3−N+(C25)3または−(CH2)3−N+(CH3)2−(CH2)3 −N+(CH3)2(C25)であり;および R3およびR4は、Hである。] を有する。
【0014】 以下の実験セクションに記載する色素は、該色素の正の総電荷を増大させると
いう具体的な目的のために結合した第四級アンモニウムイオンを有する。該色素
は、DNAまたは他の生体分子を活性エステル誘導体によって標識化する際のそ
れらの使用を可能とするよう、カルボン酸として製造されている。正の電荷の増
大は、ある具体的な適用におけるDNAとの静電的相互作用において、および他
の目的のために特定の電荷を有する標識化ヌクレオチドを与える際に有益となり
得る。少なくとも1つのスルホン酸基を+3(またはそれ以上)の色素のいずれか
に加えて、正もしくは負の総電荷を有し得る色素、または中性であり得る色素、
並びに改良された写真安定性および鮮明度を有し得る色素を与えることができる
こともまた予想される。この改良は、染料での総電荷が重要なものとなる、WO 96/33406に記載されている差ゲル電気泳動技術のような適用において 有用である。
【0015】 カルボン酸誘導体を、1,3−ジアミノプロパンまたはエチレンジアミンのよ うなジアミン種と反応させて、第一級アミン官能基を得ることができ;または保
護されたヒドラジンと反応させて、対応するヒドラジンを生成することができ、
これを脱保護することができる(例えば、炭化水素に結合させるために)。過剰の
第四級アミノ基の添加およびスルホン酸基の使用の制御により、6まで、または
さらにそれ以上の範囲にわたる正の総電荷を有する色素の範囲とすることができ
る。
【0016】 Cy3(n=1)およびCy5(n=2)およびCy7(n=3)色素には、マルチプ レキシング(multiplexing)、すなわち、同時分析のために様々な色素で標識化し
た標的の混合物の使用を可能とするというさらなる利点がある。この概念はまた
、インドール、チアゾール、およびオキサゾール誘導体の間で中間誘導体を変更
することにより、そして色素への融合芳香族環の数を変えることにより増大させ
ることもできる。
【0017】 化学的方法 このセクションは、2〜6の正の電荷を有するシアニン色素を製造する際に予
想される化学を示す。番号を付けたパラグラフは各々、円内に+として示す単一
の正の電荷を有する、長方形として示すシアニン色素の一般図で始まる。その長
方形の2つの角に、少なくとも1つの正の電荷および/または少なくとも1つの
官能基もしくは反応性基であるQもしくはQ'を含んでなり得る曲線をつなぎ; これらの曲線は、上および特許請求の範囲に示した構造(1)および(2)にお
ける、R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7、最も通常は、R1およびR2 に対応する。該シアニン色素の幾つかは製造されており、以下の例に記載し;他
のものは、準備中であるか、または予想される。
【0018】 +2の色素 1.
【化7】 該色素は、固有の+1の電荷を持つ。もう1つの+の電荷は、一方の色素N原
子に結合した鎖上にある。官能基または反応性基であるQは、他方の色素N原子
に結合した鎖の末端にある。
【0019】 例:
【化8】
【0020】 2.
【化9】 該色素は、固有の+1の電荷を持つ。もう1つの+の電荷は、一方の色素N原
子に結合した鎖上にある。官能基または反応性基であるQは、同じ鎖の末端にあ
る。
【0021】 例:
【化10】
【0022】 +2の中間体の合成:
【化11】 この中間体を使用して、保護された色素を製造する。塩酸中での加水分解によ
りフタルイミドを除去して、アミン色素を得る。
【0023】 3.
【化12】
【0024】 +1のモノ反応性色素をリンカーで伸張すると、それ自体が第二の+の電荷を
含む。可能な例は、次の通りである:
【化13】
【0025】 考案された+1のリンカーの合成:
【化14】
【0026】 +3の色素 これらの例は、+2の色素に関する例と類似している。 1.
【化15】 該色素は、固有の+1の電荷を持つ。2つの余分な+の電荷は、一方の色素N
原子に結合した鎖上にある。官能基または反応性基であるQは、他方の色素N原
子に結合した鎖の末端にある。
【0027】 例:
【化16】
【0028】 2.
【化17】 該色素は、固有の+1の電荷を持つ。色素N原子に結合した各々の鎖上に、1
つの余分な+の電荷がある。官能基または反応性基であるQは、これらの鎖の一
方の末端にある。
【0029】 例:
【化18】
【0030】 3.
【化19】 該色素は、固有の+1の電荷を持つ。他の2つの+の電荷は両方とも、色素N
原子のない一方の鎖上にあり;この鎖にはまた、官能基または反応性基であるQ
も含まれる。これは、官能基または反応性基を含む+3に帯電した中間体を必要
とする。
【0031】 例:
【化20】
【0032】 4.+1のリンカーの付加による+2の色素の+3の色素への転換
【化21】
【0033】 例:
【化22】
【0034】 5.+2のリンカーの付加による+1の色素の+3の色素への転換
【化23】
【0035】 例:
【化24】
【0036】 +4の色素 1.+2のリンカーの付加による+2の色素の+4の色素への転換
【化25】
【0037】 例:
【化26】
【0038】 2.+3のリンカーの付加による+1の色素の+4の色素への転換
【化27】
【0039】 例:
【化28】
【0040】 3.
【化29】 反応性基をもつ+2の中間体および+3の中間体を必要とする。
【0041】 例:
【化30】
【0042】 +5および+6の色素 1.+3のリンカーの付加による+2の色素の+5の色素への転換
【化31】
【0043】 2.+4のリンカーの付加による+1の色素の+5の色素への転換
【化32】
【0044】 +4のリンカー:
【化33】
【0045】 3.+4のリンカーの付加による+2の色素の+6の色素への転換
【化34】
【0046】 ポリ−リジンを基礎とするリンカー鎖
【化35】
【化36】 もまた有用である。
【0047】 保持体上でオリゴマーを構築し、+1の色素に結合させて、n+の色素を得る
【化37】
【0048】 実施例1 +3に帯電した色素、+1に帯電したジアミンリンカーが含まれる(BOC−保 護) i)+2に帯電したカルボキシCy3色素の製造
【化38】
【0049】 N−(3−ブロモプロピル)トリエチルアンモニウムブロミド[1.1] 1,3−ジブロモプロパン(20.0g、100mmol)およびトリエチルアミン( 5.06g、50mmol)を無水トルエン(50ml)中で混合した。この溶液を窒素雰
囲気下に100℃で4時間加熱すると、この間に、濃白色の固体が沈殿した。次
いで、その混合物を冷却し、固体を濾過により集め、トルエンおよびエーテルで
洗浄し、減圧下に50℃で乾燥させて、標記化合物[1.1]5.0g(36%)を
得た。 δH(300MHz,DMSO)ブロードピーク。1.17(9H,3x N+−CH 2 −C 3)、2.15(2H,BrCH2 2CH2−)、3.26(8H,4x N+
2)、3.62(2H,Br−C 2−)。
【0050】 1−((3−トリエチルアンモニウム)プロピル)−2,3,3−トリメチルインドリ
ウムジブロミド[1.2] 新たに蒸留した2,3,3−トリメチルインドレニン(0.8g、5mmol)および N−(3−ブロモプロピル)トリエチルアンモニウムブロミド[1.1](1.52 g、5mmol)を混合して、アルゴン雰囲気下に置いた。次いで、その混合物を1 40℃で1.5時間加熱すると、深紅色の粘性融解物を得、これを冷却してガラ ス上で凝固させた。それをジエチルエーテルの下に粉末となるまで粉砕し、これ
を濾過により集め、沸騰しているアセトンでトリチュレートし、メタノール/ア
セトンから再結晶化させて、標記化合物[1.2]を淡桃色の粉末795mg(34
%)として得た。 δH(300MHz,DMSO)1.22(9H,t,J 6.6Hz,3x N+−C H2−C 3)、1.55(6H,s,インドール C3Me2)、2.21(2H,m, −CH2 2CH2−)、2.92(3H,s,インドール C2−Me)、3.27( 6H,q,J 6.6Hz,3x N+−C 2−CH3)、3.51(2H,〜t,−C 2 −NEt3)、4.57(2H,〜t,インドール N+−C 2−)、7.64(2H
,m)、7.86(1H,d,J 6.5Hz)、8.12(1H,d,J 7.3Hz)。
【0051】 1−(5−カルボキシペンチル)−2−(N−フェニル−2−アミノビニル)−3, 3−ジメチルインドリウムブロミド[1.3] 1−(5−カルボキシペンチル)−2,3,3−トリメチルインドリウムブロミド
(1.77g、5mmol)およびN,N'−ジフェニルホルムアミジン(1.96g、1 0mmol)を酢酸(15ml)中で混合した;次いで、その結果得られた混合物を還流 温度で加熱した。その反応をUV/VIS分光法(メタノール溶液、生成物の吸 光度λmax398nm)およびTLC(シリカ。メタノール 20:ジクロロメタン 80;生成物は黄色の縞として流れる、Rf 0.1−0.25)によりモニターし た。次いで、2.5時間後、橙色−赤色の溶液を16時間放置して冷却した後、 溶媒を減圧下に除去した。残留物をフラッシュクロマトグラフィー(シリカ。5 −20% メタノール/ジクロロメタン)により精製して、乾燥させた後、標記化
合物[1.3]1.5g(66%)を黄色−橙色の泡状物質として得た。 UV/VIS λmax(MeOH)398nm δH(300MHz,CDCl3)1.53(2H,m)、1.63(6H,s,インド ール C3 Me2)、1.70(2H,m)、1.78(2H,m)、2.35(2H,t ,J 7.0Hz,−C 2−CO2H)、3.99(2H,t,J 7.4Hz,インド ール N+−C 2−)、6.3(2H,ブロード,NH+CO2H)、7.0−7.45
(10H,m)、8.40(2H,d,J 12.5)。
【0052】 1−(カルボキシペンチル)−1'−((トリエチルアンモニウム)プロピル)インド カルボシアニンジブロミド[1.4] 1−(5−カルボキシペンチル)−2−(N−フェニル−2−アミノビニル)−3
,3−ジメチルインドリウムブロミド[1.3](229mg、0.5mmol)を無水ピ リジン(5ml)に溶解して、橙色の溶液を得た。これに無水酢酸(0.5ml)を加え て、その混合物を5分間撹拌した。次いで、1−((3−トリエチルアンモニウム
)プロピル)−2,3,3−トリメチルインドリウムジブロミド[1.2](231mg
、0.5mmol)を加え、その混合物を一時的に温めて、固体の溶解を助けた。間も
なく、深紅色−桃色になった。 2時間撹拌した後、溶媒を減圧下に除去して、残留物を高真空下に乾燥させた
。次いで、それをフラッシュクロマトグラフィー(グレードIの中性アルミナ。 5−20% メタノール/クロロホルム)により精製し、主要な桃色の成分を単離
して、標記色素[1.4]278mgを赤色の固体として得た。 TLC(C−18シリカ。酢酸、50:水、45:メタノール、5:Rfピンク スポット0.55) UV/VIS λmax(MeOH)548nm。 蛍光(MeOH)λex 548nm;λem 564nm。 δH(300MHz,CD3OD)1.17(9H,t,J 6.5Hz,3x N+−C
2 3)、1.32(2H,m)、1.72−1.88(16H,m)、2.2(2H,
t,J 7.3Hz,−C 2CO2H+2H,ブロード,N+−CH2 2CH2N Et3)、3.37(6H,q,J 6.5,3x N+−C 2CH3)、3.50(2H,
m,−C 2NEt3)、4.19+4.26(2H,t,J 7.7Hz+2H,t,J 7.3Hz,2x インドール N+−C 2−)、4.59(1H,ブロード,−CO 2 H)、6.55(1H,d,J 13.6Hz,メチン=C−)、6.61(1H,d
,J 13.2Hz,2x メチン=C−インドール)、7.28−7.49(6H,
m)、7.54-58(2H,m)、8.57(1H,〜t,J〜13.4Hz,=CH −C=CH−)。
【0053】 ii)+1に帯電したジアミンリンカーの製造(BOC−保護)
【化39】 N−(t−ブトキシカルボニル)−N−(3−ジメチルアミノ)プロピルアミン[1
.5] 3−ジメチルアミノ−1−プロピルアミン(2.04g、20mmol)をジクロロ メタン(5ml)と混合した;氷水浴を使用して、その結果得られた溶液を0℃まで
冷却した。これに、ジクロロメタン(15ml)中のジ炭酸ジ−t−ブチル(4.4g
、20mmol)の溶液を加えた:次いで、その混合物を室温まで温めた。2時間後 、その溶液を水で2回洗浄した後、乾燥させ(MgSO4)、濾過し、溶媒を減圧下
に蒸発させて、無色の油状物質を得た。高真空で乾燥させることにより、標記化
合物3.07g(76%)を得た。 δH(300MHz,CDCl3)1.44(9H,s)、1.64(2H,クインテッ ト,J 6.8)、2.21(6H,s)、2.31(2H,t,J 7.0)、3.17( 2H,ブロードカルテット)、および5.15(1H,ブロードs)。
【0054】 N−(フタルイミドプロピル)−N−((t−ブトキシカルボニルアミノ)プロピル)
−N,N−ジメチルアンモニウムブロミド[1.6] N−(t−ブトキシカルボニル)−N−(3−ジメチルアミノ)プロピルアミン[
1.5](3.03g、15mmol)および3−(ブロモプロピル)フタルイミド(4.0
2g、15mmol)を無水トルエン(8ml)に溶解した。その結果得られた溶液を5 0℃で16時間加熱すると、この間に、ガラス性樹脂がフラスコの内側に形成さ
れた。その混合物を冷却して、液をデカントした;残留物をエーテルでトリチュ
レートして、ガラス性粉末を得た。高真空下で乾燥させることにより、標記化合
物[1.6]4.12g(58%)を得た。 δH(300MHz,CD3OD)1.42(9H,s)、1.91(2H,m)、2.1
8(2H,m)、3.07(6H,s)、3.12(2H,t,J 6.6)、3.3−3.
5(4H,m)、3.80(2H,t,J 6.4)、および7.80−7.90(4H,
m)。
【0055】 N−(3−アミノプロピル)−N−((t−ブトキシカルボニルアミノ)プロピル)−
N,N−ジメチルアンモニウムブロミド[1.7] N−(フタルイミドプロピル)−N−((t−ブトキシカルボニルアミノ)プロピ ル)−N,N−ジメチルアンモニウムブロミド[1.6](4.1g、0.87mmol) をエタノール性メチルアミン(33重量%、8.02M、10ml)に溶解した。無 色の溶液を室温で3日間撹拌すると、その間に、濃白色の沈殿が形成された(N,
N'−ジメチルフタルアミド)。その混合物を濾過した;固体を少量の冷エタノー
ルで洗浄した。濾液を減圧下に蒸発させて、油状物質を得た;これをエーテルで
トリチュレートし、高真空下に乾燥させて、標記化合物[1.7]を泡状物質と して得た。さらに精製することなく使用した。 δH(300MHz,CD3OD)1.43(9H,s)、1.88−2.00(4H, m)、2.75(2H,t,J 6.8)、3.10(6H,s)、3.15(2H,t, J 6.6)、および3.3−3.5(4H,m)。少量のN,N'−ジメチルフタルア ミドもまた見られる。
【0056】 iii)+2に帯電したCy3カルボキシ色素[1.4]の+1に帯電したリンカー [1.7]への結合
【化40】 色素[1.4](37mg、50μmol)およびO−(N−スクシンイミジル)−N, N,N',N'−テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレート(=TSTU、1 7mg、55μmol)を無水アセトニトリル(1ml)に溶解した。次いで、その結果得
られた深桃色−赤色の溶液に、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(10μl、 57μmol)を加えて、TLC(シリカ。メタノール 50:水 50。NaBrで飽 和した。遊離酸[1.4] Rf=0.4 → 活性エステル Rf=0.5)でモニター
しながら、その混合物を室温で撹拌した。活性化が完了したら(1時間)、TLC
(上記)がほぼ完全な変換を示すまで(活性エステル Rf=0.5 → [1.8] R f =0.35)、アミン[1.7]を少しずつ加えた。次いで、溶媒を減圧下に蒸発
させた;残留物をエーテルでトリチュレートして、真鍮色の粉末を得た。分取T
LC(シリカ。濃縮ゾーンをもつ20×20×0.1cm。メタノール 50:水 5
0。NaBrで飽和した)により2回精製した。主要な桃色のバンドを擦り取って 、溶離液で抽出した後、メタノールで抽出した。溶媒を減圧下に除去して、残留
物を乾燥させた。クロロホルムを使用して、生成物である色素をNaBrから抽出
した:再び溶媒を減圧下に除去して、標記化合物[1.8]24mgを得た。 UV/VIS λmax(MeOH);548nm。 δH(300MHz,CD3OD)1.34(9H,t,J 7.2)、1.41(9H,
s)、1.58(2H,m)、1.67−2.03(20H,m,gem−ジメチル基に関
する2xsが含まれる)、2.25−2.31(4H,m)、3.09(6H,s)、3
.13(2H,t,J 6.3)、3.26(2H,t,J 6.3)、3.3−3.5(1 0H,m,CHD2ODにより部分的に不明瞭である)、3.60(2H,app.t)、
4.24(2H,ブロードt,J 7.6)、4.33(2H,ブロードt,J 7.4)
、6.90(1H,d,J 13.6)、6.92(1H,d,J 13.2)、7.28 −7.58(8H,m)、および8.58(1H,t,J 13.4)。
【0057】 遊離アミンの脱保護は、メタノール/クロロホルム中のトリフルオロ酢酸を使
用して成し遂げられる(方法の詳細に関しては、実施例2を参照)。
【0058】 実施例2 +3に帯電した色素、+2に帯電したジアミンリンカーが含まれる(BOC−保 護) i)+2に帯電したジアミンリンカーの製造(BOC−保護)
【化41】
【0059】 N−(3−ジメチルアミノ)フタルイミド[2.1] 3−ジメチルアミノ−1−プロピルアミン(5.1g、50mmol)および無水フ タル酸(8.15g、55mmol)をクロロホルム(100ml)と混合した;その結果 得られた混合物を還流下に4.5時間加熱した(CaCl2防湿管)。冷却した後、そ
の反応混合物を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で2回洗浄した後、水で洗浄した
。有機溶液を乾燥させ(MgSO4)、濾過し、溶媒を減圧下に蒸発させて、淡黄色
の油状物質を得た。高真空下に乾燥させた後、標記化合物[2.1]10.2g( 88%)を得た。 δH(300MHz,CDCl3)1.84(2H,クインテット,J 7.2)、2.2
1(6H,s)、2.34(2H,t,J 7.3)、3.75(2H,t,J 7.2)、
7.70−7.74(2H,m)、および7.82−7.86(2H,m)。
【0060】 N−(3−フタルイミドプロピル)−N−(3−ブロモプロピル)−N,N−ジメチ ルアンモニウムブロミド[2.2] N−(3−ジメチルアミノ)フタルイミド[2.1](2.32g、10mmol)およ
び1,3−ジブロモプロパン(4.04g、20mmol)をトルエン(10ml)に溶解し
て、透明な溶液を得た。これを80℃まで温めて、5時間撹拌した。白色の沈殿
が形成された。冷却した後、この固体を集め、トルエンおよびエーテルで洗浄し
、真空下に乾燥させて、生成物3.55g(82%)を得た。 δH(300MHz,D2O)2.08(2H,m)、2.20(2H,m)、2.97( 6H,s)、3.27−3.40(6H,m)、3.63(2H,t,J 6.6)、およ
び7.66−7.73(4H,m)。
【0061】 N−(3−フタルイミドプロピル)−N'−(3−(t−ブトキシカルボニルアミノ)
プロピル)−N,N,N',N'−テトラメチル−1,3−プロパンジアンモニウムジ ブロミド[2.3] N−(3−フタルイミドプロピル)−N−(3−ブロモプロピル)−N,N−ジメ チルアンモニウムブロミド[2.2](4.34g、10mmol)およびN−(t−ブ トキシカルボニル)−N−(3−ジメチルアミノ)プロピルアミン[1.5](2.0
2g、10mmol)をアセトニトリル(20ml)と混合して、撹拌し続けた。その混 合物を60℃まで加熱したが、全ての固体が溶解したわけではなかった。20ml
過剰に加えたことになるまで、アセトニトリルをさらに少しずつ加えると、全て
の固体が溶解した。この溶液を60℃で16時間反応させた。この時間の後に、
その溶液を冷却して、溶媒を減圧下に蒸発させた;その結果得られた樹脂性泡状
物質をエーテルでトリチュレートした後、高真空下に乾燥させて、標記化合物6
.4g(100%)を粉末として得た。 δH(300MHz,CD3CN)0.86(9H,s)、1.45(2H,m,CHD 2 CNにより部分的に不明瞭である)、1.66(2H,m)、2.08(2H,m)、
2.58−2.70(オーバーラッピング6H,s+6H,s+2H,カルテット)
、2.86−3.06(8H,m)、3.22(2H,t,J 6.2)、5.70(1H ,ブロードapp.t)、および7.23−7.32(4H,m)。
【0062】 N−(3−アミノプロピル)−N'−(3−(t−ブトキシカルボニルアミノ)プロピ
ル)−N,N,N',N'−テトラメチル−1,3−プロパンジアンモニウムジブロミ ド[2.4] N−(3−フタルイミドプロピル)−N'−(3−(t−ブトキシカルボニルアミ ノ)プロピル)−N,N,N',N'−テトラメチル−1,3−プロパンジアンモニウム
ジブロミド[2.3](6.4g、10mmol)をエタノール性メチルアミン(33重 量%、8.02M、10ml)と混合して、撹拌し続けた。これでは、全てを溶解す
るのが遅いので、試薬をさらに10ml加えた;暫くした後、全ての樹脂性塊状物
質が溶解した。次いで、その混合物を3日間室温で撹拌しておいた。この時間の
間に、白色の固体が沈殿した(N,N'−ジメチルフタルアミド)。これを濾過によ
り除去した後、少量の冷エタノールで濯いだ。濾液を減圧下に蒸発させた;残留
物をエタノールに2回再溶解して、2回再蒸発させた。最終残留物をエーテルで
トリチュレートし、高真空下に乾燥させて、標記化合物を白色の固体として得た
(非常に潮解性であった)。これをアルゴン下に保存して、さらに精製することな
く使用した。 δH(300MHz,CD3OD)1.34(9H,s)、1.82−1.93(4H, m)、2.28−2.39(2H,m)、2.68(2H,t,J 6.6)、3.02− 3.18(14H,m)、および3.42(8H,app.クインテット)。少量のN,N'
−ジメチルフタルアミドもまた明白である。
【0063】 ii)+1に帯電したCy3カルボキシ色素の、+2に帯電したリンカー[2.4]
への結合
【化42】 1−プロピル−1'−(カルボキシペンチル)インドカルボシアニン色素(25mg
、約50μmol)を無水アセトニトリル(2ml)に室温で撹拌しながら溶解した。そ
の結果得られた桃色−赤色の溶液に、O−(N−スクシンイミジル)−N,N,N',
N'−テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレート(=TSTU、18mg、6
0μmol)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(5μl、60μmol)を加え た。活性エステルへの変換をTLC(シリカ。メタノール 20:クロロホルム 80。カルボキシ色素 Rf=0.3 → 活性エステル Rf=0.5)によりモニタ ーした。
【0064】 1時間後、TLC(シリカ。メタノール 50:水 50。NaBrで飽和した。 活性エステル Rf=0.55 → [2.5] Rf=0.45)でモニターしながら、
アミン[2.4]を少しずつ加えた。反応が完了したと思われたら、溶媒を減圧 下に除去し、残渣をエーテルでトリチュレートして、高真空に乾燥させた。
【0065】 粗製の生成物を分取TLC(シリカ、濃縮ゾーンをもつ20×20×0.2cm。
メタノール 50:水 50。NaBrで飽和した。メタノール溶液中に充填した。
)により精製した。主要な桃色のバンドを擦り取って、溶離液で抽出した後、メ タノールで抽出した。溶媒を減圧下に除去して、残留物を乾燥させた。クロロホ
ルムを使用して、生成物である色素をNaBrから抽出した;再び溶媒を減圧下に
除去して、標記化合物[2.5]30mgを得た。その化合物を更に特性決定しな かったが、アミン脱保護に付した。 UV/VIS λmax(MeOH);548nm。
【0066】 遊離アミノ色素を得るためのアミノ基の脱保護 化合物[2.5](30mg)を10% メタノール/クロロホルム(2ml)に溶解し
た;次いで、トリフルオロ酢酸(0.5ml)を加えて、その混合物を室温で撹拌し た。脱保護をTLC(シリカ。メタノール 50:水 50。NaBrで飽和した。 [2.5] Rf=0.55 → [2.6] Rf=0.7)によりモニターした。3時 間後、反応を停止させて、溶媒を減圧下に除去した。残留物をエーテルでトリチ
ュレートして、高真空下に乾燥させた。
【0067】 分取TLC(シリカ、濃縮ゾーンをもつ20×20×0.2cm。メタノール 5 0:水 50。NaBrで飽和した。メタノール溶液中に充填した。)により精製し
た。主要な桃色のバンドを擦り取って、溶離液で抽出した後、メタノールで抽出
した。溶媒を減圧下に除去して、残留物を乾燥させた。活性炭のフラッシュプラ
グを使用して、生成物である色素をNaBrから分離した。粗製の色素を水に充填
し、そのプラグを水で溶出し、メタノールで溶出した後、メタノール 1:クロ ロホルム 1で溶出して、色素を除去した。溶媒を蒸発させ、残留物を高真空に 乾燥させて、標記化合物[2.6]10mgを得た。 δH(300MHz,CD3OD,広がったピーク)1.08(3H,t,J 7.3)
、1.52(2H,m)、1.6−1.9(20H,m)、2.02(2H,m)、2.1 4−2.39(6H,m)、3.09(2H,app.t)、3.18−3.3(14H,m) 、3.45−3.65(8H,ブロードm)、4.11−4.19(4H,m)、6.5 1(1H,d,J 13.2)、6.53(1H,d,J 13.6)、7.28−7.5 6(8H,m)、および8.55(1H,t,J 13.4)。 UV/VIS λmax(MeOH);548nm。
【0068】 実施例3 +4に帯電した色素、+2に帯電したジアミンリンカーが含まれる(BOC−保 護)
【化43】 +2に帯電したカルボキシ色素[1.4](37mg、約50μmol)およびO−( N−スクシンイミジル)−N,N,N',N'−テトラメチルウロニウムテトラフルオ
ロボレート(TSTU、17mg、55μmol)を無水アセトニトリル(1ml)に溶解 して、深桃色−赤色の溶液を得た。これに、N,N−ジイソプロピルエチルアミ ン(10μl、57μmol)を加えた;その結果得られた溶液を室温で撹拌しておい
た。その反応をTLC(シリカ。メタノール 50:水 50。NaBrで飽和した 。[1.4] Rf=0.45 → 活性化エステル Rf=0.6)によりモニターした
【0069】 1時間後、TLC(上記。NHSエステル Rf=0.6 → [3.1] Rf=0.
4)でさらにモニターしながら、+2のアミンリンカー[2.4]を少しずつ加え
た。反応が完了したようなら、溶媒を減圧下に除去した;残留物をエーテル下に
一晩放置した。次いで、エーテルをデカントして、残留物を分取TLC(シリカ 、20×20×0.1cm。メタノール 50:水 50。NaBrで飽和した。メタ ノール溶液中に充填した。)により精製した。主要な桃色のバンドを擦り取って 、溶離液で抽出した後、メタノールで抽出した。溶媒を減圧下に除去して、残留
物を乾燥させた。クロロホルムを使用して、生成物である色素をNaBrから抽出
した:再び溶媒を減圧下に除去して、標記化合物[3.1]40mgを得た。 δH(300MHz,CD3OD)1.34(9H,t,J 7.2)、1.42(9H,
s)、1.57(2H,app.クインテット)、1.70−2.01(20H,m)、2. 19−2.36(6H,m),3.13−3.20(6H,s+6H,s+2H,部分
的に不明瞭である)、3.3(2H,m,CHD2ODにより部分的に不明瞭である
)、3.33−3.64(16H,m)、6.87(1H,d,J 13.6)、6.90(
1H,m,J 13.2)、7.28−7.59(8H,m)、および8.58(1H, t,J 13.4)。 UV/VIS λmax(MeOH):548nm。
【0070】 メタノール/クロロホルム中のトリフルオロ酢酸を使用して、遊離アミンの脱
保護を成し遂げた(方法の詳細に関しては、実施例2を参照)。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年1月28日(2000.1.28)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【化1】 [式中、 点線は、各々の環が5個または6個の炭素原子をもち、その環にR3、R4、R 5 、およびR6が結合した、1つの環または2つもしくは3つの縮合環システムに
必要な炭素原子を表し; XおよびYは独立して、O、S、およびCR8 2(ここで、R8は、C1−C4ア ルキルである。)から選択され; nは、1、2、または3であり; R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくとも1つは、反応性 基または官能基を含んでなり; R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくとも1つには、1個 〜5個の正に帯電した窒素またはリンまたは硫黄原子が組み込まれており; 残りのR3、R4、R5、およびR6はいずれも独立して、H、SO3 -、Cl、Br
、OR9、およびSR9(ここで、R9は、C1−C10アルキルまたはアリールまた
はアルアルキルである。)から選択され; 残りのR1およびR2はいずれも独立して、置換されていない、またはSO3 -
置換されている、C1−C10アルキルまたはアリールまたはアルアルキルから選 択され; 残りのR7はいずれも、H、および置換されていない、またはSO3 -で置換さ れている、C1−C10アルキルまたはアリールまたはアルアルキルから選択され る。] (ただし、窒素およびリンおよび硫黄から選択される少なくとも2個の正に帯電
した原子は、R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7基に存在し;そして 7の第一原子(これによって、残りの分子に結合する)は、HまたはCである 。) を有するシアニン色素。
【化2】 [式中、 XおよびYは、C(CH3)2であり; nは、1または2であり; R1は、−(CH2)5−COOHであり; R2、−(CH2)3−N+(CH3)2−(CH2)3−N+(CH3)2(C25)であり; および R3およびR4は、Hである。] を有するシアニン色素。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】 本発明は、構造:
【化4】 [式中、 点線は、各々の環が5個または6個の炭素原子をもち、その環にR3、R4、R 5 、およびR6が結合した、1つの環または2つもしくは3つの縮合環システムに
必要な炭素原子を表し; XおよびYは独立して、O、S、およびCR8 2(ここで、R8は、C1−C4ア ルキルである。)から選択され; nは、1、2、または3であり; R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくとも1つは、反応性 基または官能基を含んでなり; R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくとも1つには、1個 〜5個の正に帯電した窒素またはリンまたは硫黄原子が組み込まれており; 残りのR3、R4、R5、およびR6はいずれも独立して、H、SO3 -、Cl、Br
、OR9、およびSR9(ここで、R9は、C1−C10アルキルまたはアリールまた
はアルアルキルである。)から選択され; 残りのR1およびR2はいずれも独立して、置換されていない、またはSO3 -
置換されている、C1−C10アルキルまたはアリールまたはアルアルキルから選 択され; 残りのR7はいずれも、H、および置換されていない、またはSO3 -で置換さ れている、C1−C10アルキルまたはアリールまたはアルアルキルから選択され る。] (ただし、窒素およびリンおよび硫黄から選択される少なくとも2個の正に帯電
した原子は、R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7基に存在し;そして 7の第一原子(これによって、残りの分子に結合する)は、HまたはCである 。) を有するシアニン色素を提供する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】 本発明のシアニン色素に存在するのは、1−5個の正に帯電した窒素またはリ
ンまたは硫黄原子が組み込まれている分枝鎖または直鎖である。(これらの正に 帯電したNまたはPまたはS原子の幾つかまたは全ては、リンカー基であるLに
存在し得る)。好ましくは、各々の正に帯電した原子は、第四級アンモニウム基 により与えられるか、あるいはまた、プロトン化された第三級アミノ基、グアニ ジニウム基、イミダゾール基、またはピリジニウム基により与えられる窒素原子 である 。正に帯電したPおよびS原子は、各々、ホスホニウムイオンおよびスル
ホニウムイオンにより与えられ得る。好ましくは、1個〜5個の正に帯電した窒
素原子が組み込まれている分枝鎖または直鎖は、鎖炭素原子が60個まであって
、構造: −(CH2)m+101011;または −CH2−Ph−N+101011 [式中、 mは、1〜4であり; R10は、C1−C10アルキルであり;および R11は、C1−C10アルキルまたは−(CH2)m+101011である。] を有する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】 好ましくは、該シアニン色素は、構造(2): [式中、 XおよびYは、C(CH3)2であり; nは、1または2であり; R1は、−(CH2)5−COOHであり; R2、−(CH2)3−N+(CH3)2−(CH2)3−N+(CH3)2(C25)であり; および R3およびR4は、Hである。] を有する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】 化学的方法 このセクションは、2〜6の正の電荷を有するシアニン色素を製造する際に予
想される化学を示し、この大部分は特許請求の範囲に包含されるが、全てが包含 されるというわけではない 。番号を付けたパラグラフは各々、円内に+として示
す単一の正の電荷を有する、長方形として示すシアニン色素の一般図で始まる。
その長方形の2つの角に、少なくとも1つの正の電荷および/または少なくとも
1つの官能基もしくは反応性基であるQもしくはQ'を含んでなり得る曲線をつ なぎ;これらの曲線は、上および特許請求の範囲に示した構造(1)および(2
)における、R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7、最も通常は、R1およ
びR2に対応する。該シアニン色素の幾つかは製造されており、以下の例に記載 し;他のものは、準備中であるか、または予想される。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】 +1のモノ反応性色素をリンカーで伸張すると、それ自体が第二の+の電荷を
含む。可能な例は、次の通りである:
【化13】
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】 例:
【化22】
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0044
【補正方法】変更
【補正内容】
【0044】 +4のリンカー:
【化33】
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0047
【補正方法】変更
【補正内容】
【0047】 保持体上でオリゴマーを構築し、+1の色素に結合させて、n+の色素を得る
【化37】
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0048
【補正方法】変更
【補正内容】
【0048】 実施例1 +3に帯電した色素、+1に帯電したジアミンリンカーが含まれる(BOC−保 護) i)+2に帯電したカルボキシCy3色素の製造
【化38】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・マーティン・ウエスト イギリス、ユービー8・1エックスティ、 ミドルセックス、アックスブリッジ、ペイ ジーズ・レイン38番 (72)発明者 ジョン・アンソニー・スミス イギリス、シーエフ4・6ジェイエス、カ ーディフ、ライウビナ、ロン−ワイ−リド 1番 Fターム(参考) 4H056 CA01 CC02 CC08 CE03 DD03 FA05 FA08

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造: 【化1】 [式中、 点線は、各々の環が5個または6個の炭素原子をもち、その環にR3、R4、R 5 、およびR6が結合した、1つの環または2つもしくは3つの縮合環システムに
    必要な炭素原子を表し; XおよびYは独立して、O、S、およびCR8 2(ここで、R8は、C1−C4ア ルキルである。)から選択され; nは、1、2、または3であり; R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくとも1つは場合によ り、反応性基または官能基を含んでなり; R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくとも1つには、1個 〜5個の正に帯電した窒素またはリンまたは硫黄原子が組み込まれており; 残りのR3、R4、R5、およびR6はいずれも独立して、H、SO3 -、Cl、Br
    、OR9、およびSR9(ここで、R9は、C1−C10アルキルまたはアリールまた
    はアルアルキルである。)から選択され; 残りのR1およびR2はいずれも独立して、置換されていない、またはSO3 -
    置換されている、C1−C10アルキルまたはアリールまたはアルアルキルから選 択され; 残りのR7はいずれも、H、および置換されていない、またはSO3 -で置換さ れている、C1−C10アルキルまたはアリールまたはアルアルキルから選択され る。] (ただし、窒素およびリンおよび硫黄から選択される少なくとも2個の正に帯電
    した原子は、R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7基に存在する。) を有するシアニン色素。
  2. 【請求項2】 R7の第一原子(これによって、残りの分子に結合する)がH またはCである、請求項1に記載のシアニン色素。
  3. 【請求項3】 +2〜+6の正の総電荷を有する、請求項1または請求項2
    に記載のシアニン色素。
  4. 【請求項4】 第一級アミン、第二級アミン、ヒドラジン、ヒドロキシルア
    ミン、ピラゾロン、スルフヒドリル、カルボキシル、ヒドロキシル、チオホスフ
    ェート、イミダゾール、並びにアルデヒドおよびケトンが含まれるカルボニルか
    ら選択される官能基が、R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少な くとも1つに存在する、請求項1〜3のいずれか1つに記載のシアニン色素。
  5. 【請求項5】 スクシンイミジルエステル、イソチオシアネート、ジクロロ
    トリアジン、イソシアネート、ハロアセトアミド、マレイミド、ハロゲン化スル
    ホニル、酸ハロゲン化物、アルキルイミドエステル、アリールイミドエステル、
    カルボジイミド、ホスホルアミダイト、無水物、およびアシルアジドから選択さ
    れる反応性基が、R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくとも 1つに存在する、請求項1〜3のいずれか1つに記載のシアニン色素。
  6. 【請求項6】 R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくと も1つが、60個までの炭素原子からなる、またはアミノ酸残基を含んでなる分
    枝鎖または直鎖であって、1個〜5個の正に帯電した窒素原子が組み込まれてい
    る、請求項1〜5のいずれか1つに記載のシアニン色素。
  7. 【請求項7】 1個〜5個の正に帯電した窒素原子が組み込まれている、6
    0個までの炭素原子からなる分枝鎖または直鎖が、構造: −(CH2)m+101011;または −CH2−Ph−N+101011 [式中、 mは、1〜4であり; R10は、C1−C10アルキルであり;および R11は、C1−C10アルキルまたは−(CH2)m+101011である。] を有する、請求項6に記載のシアニン色素。
  8. 【請求項8】 R1、R2、R3、R4、R5、R6、およびR7のうち少なくと も1つが、構造: −L−Q [式中、 Lは、リンカーであり;および Qは、反応性基または官能基である。] を有する、請求項1〜5のいずれか1つに記載のシアニン色素。
  9. 【請求項9】 リンカーが、C、N、O、S、およびPから選択される1−
    60個の原子からなる直鎖である、請求項1〜6のいずれか1つに記載のシアニ
    ン色素。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載し、構造(2): 【化2】 [式中、 XおよびYは、C(CH3)2であり; nは、1または2であり; R1は、−(CH2)5−COOHであり; R2は、−(CH2)3−N+(C25)3または−(CH2)3−N+(CH3)2−(CH2)3 −N+(CH3)2(C25)であり;および R3およびR4は、Hである。] を有するシアニン色素。
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