JP2005140755A - Probe for mass spectrometry and mass spectrometry method using the same - Google Patents

Probe for mass spectrometry and mass spectrometry method using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2005140755A
JP2005140755A JP2003380422A JP2003380422A JP2005140755A JP 2005140755 A JP2005140755 A JP 2005140755A JP 2003380422 A JP2003380422 A JP 2003380422A JP 2003380422 A JP2003380422 A JP 2003380422A JP 2005140755 A JP2005140755 A JP 2005140755A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
mass
general formula
mass spectrometry
photocleavage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003380422A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Aki Honda
亜希 本田
Koji Suzuki
鈴木  孝治
Hiroki Hifumi
洋希 一二三
Yuya Honma
祐也 本間
Koji Yamada
幸司 山田
Naoko Iwazawa
尚子 岩澤
Noribumi Tanji
範文 丹治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2003380422A priority Critical patent/JP2005140755A/en
Publication of JP2005140755A publication Critical patent/JP2005140755A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new probe for mass spectrometry capable of increasing measurement precision as compared with a known mass spectrometry probe, when applying to the determination of an objective material, especially a biological sample, such as protein and DNAs. <P>SOLUTION: The probe for mass spectrometry has a structure expressed by a general expression [I] R<SP>1</SP>-X-A-R<SP>2</SP>. In this case, R<SP>1</SP>indicates a mass probe section that becomes an ion in a solvent; X indicates a photocleavage section made of structure cleaved by light irradiation; A indicates a spacer section that may exist or not and comprises an arbitrary structure when the spacer section exists; and R<SP>2</SP>indicates a connection section that can be connected to other substances. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、簡便で高感度に各種物質を質量分析することが可能な新規な質量分析用プローブ及びそれを用いた質量分析方法に関する。本発明は、タンパク質やDNA等の解析、とりわけ、複数種類のタンパク質やDNA等の網羅的な解析に有用である。   The present invention relates to a novel mass spectrometry probe capable of mass spectrometry of various substances with ease and high sensitivity, and a mass spectrometry method using the probe. The present invention is useful for analysis of proteins, DNA, etc., and particularly for comprehensive analysis of multiple types of proteins, DNA, etc.

現在、最も高感度、高精度に検体中の試料を定量することができる方法として質量分析測定法が挙げられる。質量分析法を用いて液状試料を測定するにあたり重要なことは、化合物の性質に合わせたイオン化法を選択することである。例えば化合物の不安定要因によって使い分ける場合、大きく分けてハードイオン化とソフトイオン化の2種類に分けられる。前者の方法としては、電子イオン化法、化学イオン化法及び大気圧イオン化法が挙げられ、後者の方法としてはエレクトロスプレーイオン化法、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法及び高速原子衝撃イオン化法が挙げられる。   Currently, mass spectrometry is a method that can quantify a sample in a specimen with the highest sensitivity and accuracy. When measuring a liquid sample using mass spectrometry, it is important to select an ionization method in accordance with the properties of the compound. For example, when using properly depending on the instability factor of the compound, it can be roughly divided into two types, hard ionization and soft ionization. Examples of the former method include electron ionization, chemical ionization, and atmospheric pressure ionization, and examples of the latter include electrospray ionization, matrix-assisted laser desorption ionization, and fast atom bombardment ionization.

一方、最近では高速液体クロマトグラフィーで分離した試料をオンラインで質量分析を用いて同定を行う手法(LC/MS)が化学、生物学の分野で頻繁に利用されている。この場合、液体クロマトグラフィーと相性の良いイオン化法は、キャピラリー先端から流出する溶液試料を直接イオン化する方法であるため、先に記した方法のうち、後者の方法が該当する。中でもエレクトロスプレーイオン化質量分析装置と高速液体クロマトグラフィーをオンラインで接続した装置は現在最も汎用されており、タンパク質、糖質をはじめとした生体に不可欠な物質から、近年問題とされている環境ホルモン物質の同定にその威力を十分に発揮している。エレクトロスプレーイオン化の場合、試料の分子イオンピークが検出されることは極めて低く、通常ナトリウムなどが加算された擬分子イオンピークとして観察されるか、あるいはLC/MSでは移動相に酢酸アンモニウム、ギ酸、酢酸などのプロトン性溶媒を混入することにより、試料のイオン化を助ける方法が採られている。   On the other hand, recently, a method (LC / MS) for identifying a sample separated by high performance liquid chromatography using mass spectrometry online is frequently used in the fields of chemistry and biology. In this case, since the ionization method having good compatibility with liquid chromatography is a method of directly ionizing a solution sample flowing out from the capillary tip, the latter method corresponds to the method described above. Among these, electrospray ionization mass spectrometers and high-performance liquid chromatography devices connected on-line are currently the most widely used, and are essential hormones such as proteins and carbohydrates. The power is fully demonstrated to identify. In the case of electrospray ionization, the molecular ion peak of the sample is very rarely detected and is usually observed as a pseudo-molecular ion peak added with sodium or the like, or in LC / MS, ammonium acetate, formic acid, A method of assisting ionization of a sample by mixing a protic solvent such as acetic acid is employed.

液状試料の質量分析の際のイオン化を助ける手段として、液体クロマトグラフィーの移動相にプロトン性溶媒を添加する手法がLC/MSでは一般的となっている。しかし、i)酢酸アンモニウムは負イオンモードの場合、試料のイオンとアンモニウムイオンがペアとなって感度が低下する、ii)トリフルオロ酢酸は正イオンモードの場合、サンプルイオンとトリフルオロ酢酸イオンがペアとなって感度が低下し、負イオンモードの場合、一部例外を除きイオン化を妨害する、iii)アセトニトリルでは必ず酸を添加しなければならない、またこの際、酢酸アンモニウムでは溶解しないので用いることができない、等の欠点も指摘されている。   As a means for assisting ionization in mass spectrometry of a liquid sample, a technique of adding a protic solvent to a mobile phase of liquid chromatography is generally used in LC / MS. However, i) When ammonium acetate is in negative ion mode, the sample ion and ammonium ion are paired and the sensitivity decreases. Ii) When trifluoroacetic acid is in positive ion mode, sample ion and trifluoroacetate ion are paired. In the negative ion mode, ionization is obstructed with some exceptions. Iii) In acetonitrile, acid must be added, and in this case, ammonium acetate does not dissolve, so it should be used. Some disadvantages such as inability to do so have been pointed out.

以上の問題点を解決し、液状試料の質量分析の際のイオン化法において、移動相にプロトン性溶媒を添加することなく、試料を効率的にイオン化する手段として、国際公開番号WO 02/04936 A1(特許文献1)には、溶媒中でイオンとなるイオン性官能基と、他の物質と結合し得る構造とがスペーサー部を介して連結された質量分析用プローブが開示されている。このプローブを用いることにより、目的物質(試料化合物)を効率的にイオン化し、質量分析の感度及び精度を大きく向上させることが可能である。   As a means for efficiently ionizing a sample without adding a protic solvent to the mobile phase in the ionization method for solving the above problems and mass spectrometry of a liquid sample, International Publication No. WO 02/04936 A1 (Patent Document 1) discloses a probe for mass spectrometry in which an ionic functional group that becomes an ion in a solvent and a structure capable of binding to another substance are connected via a spacer portion. By using this probe, it is possible to efficiently ionize the target substance (sample compound) and greatly improve the sensitivity and accuracy of mass spectrometry.

特許文献1のプローブは優れているが、目的物質の定量に適用する場合に、このプローブよりもさらに測定精度を高めることが可能なプローブが提供されれば有利であることは言うまでもない。また、特許文献1に記載の質量分析用プローブも含め、公知の質量分析用プローブでは、固相に結合された物質の定量を行なうことができなかった。もし、固相に結合された目的物質の定量を可能とする質量分析用プローブが得られれば、これまでの免疫測定等における標識の測定を、質量分析により行うことができるようになり、測定精度が向上すると考えられる。   Although the probe of Patent Document 1 is excellent, it goes without saying that it is advantageous to provide a probe that can further improve the measurement accuracy than this probe when applied to the determination of a target substance. In addition, with the mass spectrometry probes including the mass spectrometry probe described in Patent Document 1, the substance bound to the solid phase could not be quantified. If a mass spectrometric probe capable of quantifying the target substance bound to the solid phase is obtained, the label measurement in the conventional immunoassay can be performed by mass spectrometry, and the measurement accuracy Is thought to improve.

国際公開番号WO 02/04936 A1International publication number WO 02/04936 A1

従って、本発明の目的は、目的物質、特にタンパク質やDNA等の生体試料の定量に適用する場合に、公知の質量分析プローブよりも測定精度を高くすることができる新規な質量分析用プローブを提供することである。また、本発明の目的は、固相に結合した物質の定量にも利用可能な新規な質量分析用プローブを提供することである。   Accordingly, the object of the present invention is to provide a novel probe for mass spectrometry that can provide higher measurement accuracy than known mass spectrometry probes when applied to the quantification of target substances, particularly biological samples such as proteins and DNA. It is to be. Another object of the present invention is to provide a novel probe for mass spectrometry that can be used for quantification of a substance bound to a solid phase.

本願発明者らは、鋭意研究の結果、プローブ中に、他の物質と結合可能な構造と、溶媒中でイオンになる構造との間に光を照射すると開裂する構造を設け、目的物質とプローブとを直接的又は間接的に結合させた後、光を照射してプローブ分子の一部分を遊離させ、このプローブ分子の一部分のみを質量分析すると、質量分析に供される分子は、構造及びイオン化効率が揃っており、また、分子は遊離されているためにほぼ全量を回収することができるので、高精度の測定が可能になることに想到し、また、このような構成とすることにより固相に結合した物質の定量も可能になることに想到し、本発明を完成した。   As a result of diligent research, the inventors of the present application provided a structure in the probe that cleaves when irradiated with light between a structure that can bind to another substance and a structure that becomes an ion in a solvent. Are directly or indirectly bonded, and then a part of the probe molecule is liberated by irradiating light, and only a part of the probe molecule is subjected to mass spectrometry, the molecule subjected to mass spectrometry has a structure and ionization efficiency. In addition, since the molecules are liberated, almost the entire amount can be recovered, so that it is thought that high-accuracy measurement is possible. It was conceived that the substance bound to can be quantified, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、下記一般式[I]
R1-X-A-R2
(ただし、R1は溶媒中でイオンとなる構造から成るマスプローブ部、Xは光照射により開裂する構造から成る光開裂部、Aは、存在してもしなくてもよく、存在する場合には任意の構造から成るスペーサー部、R2は他の物質と結合し得る構造から成る結合部を示す)
で表される構造を有する質量分析用プローブを提供する。また、本発明は、上記本発明のプローブを、プローブの前記結合部を介して直接的又は間接的に目的物質と結合させ、プローブと目的物質との結合物を分離し、該結合物に光を照射して前記光開裂部を開裂させ、開裂により遊離した前記マスプローブ部を含む分子を質量分析により測定することを含む質量分析方法を提供する。さらに、本発明は、上記本発明のプローブであって、各プローブの前記マスプローブ部の質量が異なる少なくとも2種類のプローブを、各プローブの前記結合部を介して直接的又は間接的に各目的物質と結合させ、各プローブと各目的物質との結合物を分離し、該結合物に光を照射して前記光開裂部を開裂させ、開裂により遊離した前記各プローブの前記マスプローブ部を含む分子を質量分析により測定することを含む、複数の目的物質の測定方法を提供する。
That is, the present invention provides the following general formula [I]
R 1 -XAR 2
(However, R 1 is a mass probe part consisting of a structure that becomes an ion in a solvent, X is a photocleavage part consisting of a structure that is cleaved by light irradiation, and A may or may not exist. Spacer part composed of any structure, R 2 represents a joint part composed of a structure capable of binding to other substances)
The probe for mass spectrometry which has a structure represented by these is provided. In addition, the present invention provides the probe of the present invention directly or indirectly bound to the target substance via the binding portion of the probe, and separates the bound substance between the probe and the target substance, and light is emitted to the bound substance. Is provided to cleave the photocleavable part, and to measure a molecule containing the mass probe part liberated by cleavage by mass spectrometry. Furthermore, the present invention provides the probe according to the present invention, wherein at least two types of probes having different masses of the mass probe portion of each probe are directly or indirectly connected to each object via the coupling portion of each probe. Including the mass probe part of each probe released by cleavage, by binding to a substance, separating a bond between each probe and each target substance, irradiating the bond with light to cleave the photocleavage part Provided is a method for measuring a plurality of target substances, including measuring molecules by mass spectrometry.

本発明により、目的物質、特にタンパク質やDNA等の生体試料の定量に適用する場合に、公知の質量分析プローブよりも測定精度を高くすることができる新規な質量分析用プローブが提供された。本発明のプローブでは、プローブと目的物質とを直接又は間接的に結合させたのち、この結合体を分離し、光照射して光開裂部分を開裂させ、開裂により遊離した、前記マスプローブ部を含む分子(以下、「マスプローブ部含有分子」)を質量分析に供することができるので、質量分析に供される分子は、構造及びイオン化効率が揃っており、また、分子は遊離されているためにほぼ全量を回収することができるので、高精度の測定が可能になった。公知のプローブを用いてタンパク質等の生体高分子そのものの質量解析を行なうことは、分子量が大きいので、1タンパク質由来のピークが多数出現してしまい、またタンパク質によってイオン化効率が異なるので定量は難しい。しかもタンパク質と相互作用をしている物質を切離すのは容易ではなく、また切離す反応を行なうには、タンパク質そのものを分解してしまい、1つのタンパク質から複数のペプチド鎖が発生し、結局同定はできない場合が多い。そこでタンパク質を固相化し、容易に(光の照射のみによって)切り離すことができる部位があって、それのみで、同定と定量性が得られれば有利である(ちなみに後の実施例から分る様に光開裂は効率がほぼ100%と非常に高い)。また、本発明のプローブでは、前記マスプローブ部の質量が異なる少なくとも2種類のプローブを、各プローブの前記結合部を介して直接的又は間接的に各目的物質と結合させ、各プローブと各目的物質との結合物を分離し、該結合物に光を照射して前記光開裂部を開裂させ、開裂により遊離した前記各プローブの前記マスプローブ部を含む分子を質量分析により測定することにより、複数の物質が定量可能になる。このように本発明のプローブを用いれば、種々のタンパク質やDNAを同時に定量する、網羅的な定量分析が可能になる。さらに、本発明のプローブを用いれば、光照射により遊離するマスプローブ部含有分子を測定するので、目的物質が固相に固定化されている場合でも、マスプローブを目的物質と直接的又は間接的に結合させ、未結合の分子等を洗浄除去後、光照射して遊離したマスプローブ含有分子を質量分析することにより、固相に結合された目的物質の定量分析も可能になる。このように、本発明のプローブを用いれば、公知のプローブでは全くできなかった固相結合物質の定量も可能になり、種々のタンパク質やDNAがチップ上に固定化されたペプチドチップやDNAチップ等を用いる場合でも、定量を質量分析で行うことが可能となり、従来の標識測定よりも高精度の定量が可能になると考えられる。   According to the present invention, there has been provided a novel probe for mass spectrometry that can provide higher measurement accuracy than known mass spectrometry probes when applied to quantification of a target substance, particularly a biological sample such as protein or DNA. In the probe of the present invention, after the probe and the target substance are directly or indirectly bound, the conjugate is separated, and the photocleavable part is cleaved by irradiating with light, and the mass probe part released by the cleavage is separated. Since the contained molecules (hereinafter referred to as “mass probe part-containing molecules”) can be subjected to mass spectrometry, the molecules subjected to mass spectrometry have the same structure and ionization efficiency, and the molecules are released. Since almost the entire amount can be collected, high-precision measurement is possible. Performing mass analysis of a biopolymer itself such as a protein using a known probe has a large molecular weight, so many peaks derived from one protein appear, and quantification is difficult because ionization efficiency differs depending on the protein. Moreover, it is not easy to separate a substance that interacts with a protein, and in order to perform a separation reaction, the protein itself is decomposed, and a plurality of peptide chains are generated from one protein, and finally identified. There are many cases where this is not possible. Therefore, it is advantageous if there is a site where the protein can be solid-phased and easily separated (by light irradiation only), and that identification and quantification can be obtained only by that (as will be understood from the following examples) The photocleavage has a very high efficiency of almost 100%). Further, in the probe of the present invention, at least two types of probes having different masses of the mass probe part are directly or indirectly coupled to each target substance via the coupling part of each probe, and each probe and each target are coupled. Separating a bound substance with a substance, irradiating the bound substance with light to cleave the photocleavage part, and measuring the molecule including the mass probe part of each probe released by the cleavage by mass spectrometry, Multiple substances can be quantified. As described above, by using the probe of the present invention, comprehensive quantitative analysis in which various proteins and DNAs are simultaneously quantified becomes possible. Furthermore, when the probe of the present invention is used, the mass probe portion-containing molecule that is released by light irradiation is measured. Therefore, even when the target substance is immobilized on a solid phase, the mass probe is directly or indirectly connected to the target substance. Quantitative analysis of the target substance bound to the solid phase is also possible by mass-analyzing the mass probe-containing molecules released by irradiation with light after washing and removing unbound molecules and the like. As described above, by using the probe of the present invention, it is possible to quantify solid-phase-bound substances that could not be obtained with known probes at all, such as peptide chips and DNA chips in which various proteins and DNAs are immobilized on the chip. Even in the case of using, it is possible to perform quantification by mass spectrometry, and it is considered that quantification can be performed with higher accuracy than conventional label measurement.

上記の通り、本発明の質量分析用プローブは、上記一般式[I]で表されるものである。一般式[I]において、R1は、溶媒中でイオンとなる構造から成るマスプローブ部である。ここで、「マス」とは質量のことであり、後で詳しく説明するように、本発明では、この部分の質量を目印として目的物質の定量を行なうので、この部分の質量(「マス」)がプローブとして働くという意味で、「マスプローブ部」と呼んでいる。質量分析の測定感度を高めるために、マスプローブ部は、溶媒中、好ましくは水中でイオンとなる構造から成る。このような構造としては、使用する溶媒中でイオン化される基であればいずれの構造であってもよく、正に帯電するものでも負に帯電するものでもよい。R1の例として、アミン、カルボン酸若しくはその塩、スルホン酸若しくはその塩などを挙げることができるが、好ましい例として、下記一般式[V]、[VI]又は[VII]で表される構造を、光開裂部と結合する側と反対側の端部に有するものを挙げることができる。 As described above, the mass spectrometric probe of the present invention is represented by the above general formula [I]. In the general formula [I], R 1 is a mass probe portion having a structure that becomes an ion in a solvent. Here, “mass” refers to mass, and as will be described in detail later, in the present invention, since the target substance is quantified using the mass of this portion as a mark, the mass of this portion (“mass”) Is called "mass probe part" in the sense that works as a probe. In order to increase the measurement sensitivity of mass spectrometry, the mass probe part has a structure that becomes ions in a solvent, preferably in water. Such a structure may be any structure as long as it is ionized in the solvent to be used, and may be positively charged or negatively charged. Examples of R 1 include amines, carboxylic acids or salts thereof, sulfonic acids or salts thereof, and preferred examples include structures represented by the following general formula [V], [VI] or [VII]. At the end opposite to the side bonded to the photocleavable part.

Figure 2005140755
Figure 2005140755

Figure 2005140755
Figure 2005140755

Figure 2005140755
(ただし、一般式[V]ないし[VII]において、R5、R6及びR7は、それぞれ独立に、水素又は任意の基を示す)
Figure 2005140755
(However, in the general formulas [V] to [VII], R 5 , R 6 and R 7 each independently represent hydrogen or an arbitrary group)

R5、R6及びR7は、好ましくは、水素、ハロゲン、又は炭素数1〜20の直鎖状若しくは分枝状アルキル基であり、さらに好ましくは水素又は炭素数1〜6の低級アルキル基(本明細書において、特に断りがない限り、「低級アルキル基」は、炭素数1〜6の直鎖上又は分枝状アルキル基を意味する)である。これらのうち、上記一般式[V]で示される第4級アミンが特に好ましく、中でもR5、R6及びR7が水素又は低級アルキル基であるものが好ましい。R5、R6及びR7のアルキル鎖の鎖長は、容易に伸長することができるので、種々のアルキル鎖長、ひいては、種々の質量のマスプローブ部を容易に調製することができ、後述のように本発明のプローブを複数種類の目的物質の同時定量分析に用いる場合に好都合である。 R 5 , R 6 and R 7 are preferably hydrogen, halogen, or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably hydrogen or a lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. (In this specification, unless otherwise specified, the “lower alkyl group” means a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms). Of these, quaternary amines represented by the above general formula [V] are particularly preferred, and those in which R 5 , R 6 and R 7 are hydrogen or a lower alkyl group are particularly preferred. Since the chain lengths of the alkyl chains of R 5 , R 6 and R 7 can be easily extended, various alkyl chain lengths, and thus mass probes having various masses can be easily prepared. Thus, it is convenient when the probe of the present invention is used for simultaneous quantitative analysis of a plurality of types of target substances.

上記した一般式[V]ないし[VII]で表されるような、溶媒中でイオンになる基は、後述する光開裂部に直接結合していてもよいし、アルキレン基のようなスペーサー領域を介して光開裂部に結合していてもよい。このようなスペーサー領域の構造としては特に限定されるものではなく、例えば、炭素数1〜6のアルキレン基等を挙げることができる。なお、このようなスペーサー領域も、光開裂後の遊離の分子に含まれるので、マスプローブ部の一部である。   Groups represented by the above general formulas [V] to [VII] that become ions in a solvent may be directly bonded to a photocleavage part described later, or a spacer region such as an alkylene group. It may couple | bond with the photocleavage part. The structure of such a spacer region is not particularly limited, and examples thereof include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. Such a spacer region is also included in the free molecule after photocleavage, and thus is a part of the mass probe portion.

上記一般式[I]中において、Rは、他の物質と結合し得る構造を示す。Rの好ましい一群の例として、他の物質中の官能基と反応して共有結合し得る官能基を挙げることができる。この場合、Rとしては、他の物質中の官能基と反応して共有結合し得る官能基であれば、いかなる官能基であってもよい。液状で質量分析により分析される試料は、タンパク質や糖等の生体物質である場合が多いので、これらに含まれることが多い官能基、すなわち、−NH基、−SH基、−COOH基、−OH基、−CHO基等と反応して共有結合する官能基が好ましい。このような官能基の例として、 In the general formula [I], R 2 represents a structure capable of binding to another substance. As a preferred group of examples of R 2 , there can be mentioned a functional group capable of reacting with a functional group in another substance and covalently bonding. In this case, R 2 may be any functional group as long as it can react with a functional group in another substance to form a covalent bond. Samples that are analyzed in liquid by mass spectrometry are often biological substances such as proteins and sugars, and therefore functional groups often included in these, that is, —NH 2 groups, —SH groups, —COOH groups, A functional group that reacts with an —OH group, —CHO group or the like to form a covalent bond is preferred. As an example of such a functional group,

Figure 2005140755
Figure 2005140755

Figure 2005140755
Figure 2005140755

Figure 2005140755
Figure 2005140755

Figure 2005140755
Figure 2005140755

SCN-, ClO2S-, BrH2C, ClOC-, CH3CH(NH2)=CH-, -CH2ONH2-HCl, -NH2, -NHNH2及び-CH2I等を挙げることができる。 SCN-, ClO 2 S-, BrH 2 C, ClOC-, CH 3 CH (NH 2 ) = CH-, -CH 2 ONH 2 -HCl, -NH 2 , -NHNH 2 and -CH 2 I Can do.

これらの官能基と反応する他の物質中の官能基(R') 及び該反応の結果形成される結合を下記表1に示す(なお、R2が-NH2の場合は、表1に示される、他の物質中の官能基(R')が-NH2の場合のR2と表1に記載のように結合できる)。 The functional groups (R ′) in other substances that react with these functional groups and the bonds formed as a result of the reactions are shown in the following Table 1 (in the case where R 2 is —NH 2 , they are shown in Table 1). R 2 when the functional group (R ′) in the other substance is —NH 2 can be bonded as described in Table 1).

Figure 2005140755
Figure 2005140755

好ましいRとして、さらに、一般式[IX] Preferable R 2 is further represented by the general formula [IX]

Figure 2005140755
(ただし、Halはハロゲンを示す)、
Figure 2005140755
(However, Hal indicates halogen),

Figure 2005140755
Figure 2005140755

及び一般式[X]

Figure 2005140755
(ただし、nは1〜5の整数を示す)
で表される基を挙げることができる。一般式[IX]中、ハロゲンとしては、好ましくは臭素である。 And general formula [X]
Figure 2005140755
(However, n represents an integer of 1 to 5)
The group represented by these can be mentioned. In general formula [IX], the halogen is preferably bromine.

上記一般式[X]で示されるRは、他の物質中のシトシンと反応して次のように結合する。 R 2 represented by the above general formula [X] reacts with cytosine in other substances and binds as follows.

Figure 2005140755
(ただし、式中、Rは、例えばヌクレオチドや核酸の糖部分のような任意の基を示す)
Figure 2005140755
(However, in the formula, R represents an arbitrary group such as a nucleotide or a sugar moiety of a nucleic acid)

このRは、他の物質中のシトシン部分と結合することができるので、シチジン一リン酸、シチジン二リン酸、シチジン三リン酸、デオキシシチジン一リン酸、デオキシシチジン二リン酸及びデオキシシチジン三リン酸並びにシトシンを含むDNA及びRNAのような核酸と結合できる。 Since this R 2 can bind to the cytosine moiety in other substances, cytidine monophosphate, cytidine diphosphate, cytidine triphosphate, deoxycytidine monophosphate, deoxycytidine diphosphate and deoxycytidine tri It can bind to nucleic acids such as DNA and RNA, including phosphate and cytosine.

が上記 R 2 is the above

Figure 2005140755

の場合は、他の物質中のグアニンと反応して次のように結合する。
Figure 2005140755

In the case of, it reacts with guanine in other substances and binds as follows.

Figure 2005140755
(ただし、式中、Rは、例えばヌクレオチドや核酸の糖部分のような任意の基を示す)
Figure 2005140755
(However, in the formula, R represents an arbitrary group such as a nucleotide or a sugar moiety of a nucleic acid)

このRは、他の物質中のグアニン部分と結合することができるので、グアノシン一リン酸、グアノシン二リン酸、グアノシン三リン酸、デオキシグアノシン一リン酸、デオキシグアノシン二リン酸及びデオキシグアノシン三リン酸並びにグアニンを含むDNA及びRNAのような核酸と結合できる。 Since this R 2 can bind to the guanine moiety in other substances, guanosine monophosphate, guanosine diphosphate, guanosine triphosphate, deoxyguanosine monophosphate, deoxyguanosine diphosphate and deoxyguanosine tri It can bind to nucleic acids such as DNA and RNA containing phosphate and guanine.

が上記一般式[X]で示される基である場合は、他の物質中のリン酸エステル部分と反応して次のように結合する(ただし、下記の例ではnが2の場合について示す)。 When R 2 is a group represented by the above general formula [X], it reacts with a phosphate ester moiety in another substance and bonds as follows (however, in the following example, n is 2) Show).

Figure 2005140755
Figure 2005140755

なお、この反応式では、他の物質がデオキシアデノシン一リン酸(すなわち、ヌクレオチド中の塩基がアデニンで、糖がデオキシリボース)の場合を示しているが、Rは、リン酸エステル部分と結合するので、塩基は、シトシン、グアニン、チミン又はウラシルのようなアデニン以外の他の塩基であってもよいし、糖はデオキシリボースでもリボースでもよい。また、リン酸エステルの数は、上記反応式では1個であるが、Rは、末端のリン酸エステルと結合するので、縮合しているリン酸エステルの数は1個〜3個のいずれであってもよい。従って、一般式[X]で示されるRはあらゆる種類のヌクレオシド一リン酸、ヌクレオシド二リン酸及びヌクレオシド三リン酸と結合することが可能である。さらに、核酸の末端には遊離のリン酸エステルが存在するので、一般式[X]で示されるRはDNAやRNAのような核酸と結合することも可能である。 In this reaction formula, the other substance is deoxyadenosine monophosphate (that is, the base in the nucleotide is adenine and the sugar is deoxyribose), but R 2 is bonded to the phosphate ester moiety. Thus, the base may be a base other than adenine such as cytosine, guanine, thymine or uracil, and the sugar may be deoxyribose or ribose. In addition, the number of phosphate esters is one in the above reaction formula, but R 2 is bonded to the terminal phosphate ester, so the number of condensed phosphate esters is any one of 1 to 3. It may be. Accordingly, R 2 represented by the general formula [X] can bind to all kinds of nucleoside monophosphates, nucleoside diphosphates and nucleoside triphosphates. Furthermore, since a free phosphate ester exists at the end of the nucleic acid, R 2 represented by the general formula [X] can also bind to a nucleic acid such as DNA or RNA.

なお、Rは、他の物質の官能基と反応して共有結合し得る官能基に限定されるものではなく、他の物質とインターカレート又は配位結合により結合する基もRとして用いることができる。 Note that R 2 is not limited to a functional group that can be covalently bonded by reacting with a functional group of another substance, and a group that binds to another substance by intercalation or coordination bond is also used as R 2. be able to.

すなわち、Rの例として、二本鎖核酸にインターカレートする構造を有するものを挙げることができる。このようなRの具体例として下記一般式[XI]で表される基を挙げることができる。 That is, examples of R 2 include those having a structure that intercalates into a double-stranded nucleic acid. Specific examples of such R 2 include a group represented by the following general formula [XI].

Figure 2005140755
(ただし、R11及びR12は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のN,N-ジアルキルアミノ基を示す)
Figure 2005140755
(However, R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, halogen, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an N, N-dialkylamino group having 1 to 5 carbon atoms.)

このようなRは、二本鎖核酸にインターカレートして結合するので、このようなRを有するプローブは二本鎖核酸の測定に好ましく用いることができる。 Such R 2 intercalates and binds to a double-stranded nucleic acid, and thus a probe having such R 2 can be preferably used for measurement of a double-stranded nucleic acid.

さらに、Rとしては、他の物質と配位結合する、例えばEDTAのような錯体形成性化合物から水素原子が1個離脱した基等も用いることができる。 Furthermore, as R 2 , a group in which one hydrogen atom is removed from a complex-forming compound such as EDTA, which is coordinated with another substance, can be used.

一般式[I]中、Aは任意のスペーサー部である。Aは必須的なものではなく、上記R2が後述する光開裂部に直接結合していてもよい。本発明のプローブは、Rにより他の物質と結合させ、光照射により光開裂部Xを開裂させた後、マスプローブ部含有分子を質量分析するものであるから、RとXの間に位置するAは、任意の構造をとり得るものである。もっとも、水系媒体中での使用を想定する場合には、アミド、エーテル、アミン、ケトン等の親水性基を含ませることが好ましい。従って、水系媒体中での使用を想定する場合には、炭素数1〜6程度のアルキレン基(以下、低級アルキレン基)にアミド、エーテル、アミン、ケトン等を挿入又は付加した構造が好ましい。例えば、後述の実施例では、スペーサー部は、-C2H4-CO-NH-CH2-であり、プロピレン基にアミド基-CO-NH-を挿入したものになっている。疎水性を付与したい場合には、低級アルキレン基にアリール基(フェニル等)を導入することができる。疎水性部と親水性部の両方を設けて両親媒性にすることもできる。 In the general formula [I], A is an optional spacer portion. A is not essential, and R 2 may be directly bonded to the photocleavage part described later. The probes of the invention, the R 2 is bound with other substances, after cleavage of the light cleavage X by light irradiation, because the mass probe unit containing molecules is to mass spectrometry, between R 1 and X The located A can take any structure. However, when it is assumed to be used in an aqueous medium, it is preferable to include a hydrophilic group such as amide, ether, amine, or ketone. Therefore, when assuming use in an aqueous medium, a structure in which an amide, ether, amine, ketone or the like is inserted or added to an alkylene group having about 1 to 6 carbon atoms (hereinafter referred to as a lower alkylene group) is preferable. For example, in the examples described later, the spacer portion is —C 2 H 4 —CO—NH—CH 2 —, in which an amide group —CO—NH— is inserted into a propylene group. When it is desired to impart hydrophobicity, an aryl group (such as phenyl) can be introduced into the lower alkylene group. It is also possible to make both the hydrophobic part and the hydrophilic part amphiphilic.

一般式[I]中、Xは光照射により開裂する構造から成る光開裂部である。光開裂部は、光照射により開裂する構造であれば、特に限定されない。好ましい光開裂部として下記一般式 [II]、 [III]又は[IV]で表される2価の構造を挙げることができる。   In the general formula [I], X is a photocleavage part composed of a structure that is cleaved by light irradiation. The photocleavage part is not particularly limited as long as it is a structure that is cleaved by light irradiation. Preferred examples of the photocleavable part include divalent structures represented by the following general formula [II], [III] or [IV].

Figure 2005140755
Figure 2005140755

Figure 2005140755
Figure 2005140755

Figure 2005140755
Figure 2005140755

(ただし、一般式 [II]ないし [IV]において、R3及びR4は互いに独立に、水素、低級アルコキシル基又はカルボキシ低級アルキル基を示す)。 (However, in the general formulas [II] to [IV], R 3 and R 4 each independently represent hydrogen, a lower alkoxyl group or a carboxy lower alkyl group).

これらの中でも、前記一般式[II]において、R3及びR4が水素であり、前記一般式[III]において、R3及びR4が、(1)共に水素又は (2)ニトロ基を2位として4,5-ジメトキシ、前記一般式[IV]において、R3及びR4が、(1) ニトロ基を2位として4,5-ジメトキシ又は(2)水素及びニトロ基を2位としてカルボキシメチル基であるものが特に好ましく、さらには、一般式[II]で示される構造でR3及びR4が共に水素であるものがとりわけ好ましい。 Among these, in the general formula [II], R 3 and R 4 are hydrogen, and in the general formula [III], R 3 and R 4 are both (1) hydrogen or (2) a nitro group. 4,5-dimethoxy as the position, and in the above general formula [IV], R 3 and R 4 are either (1) 4,5-dimethoxy with the nitro group as the 2-position or (2) carboxy with the hydrogen and nitro group as the 2-position A methyl group is particularly preferable, and a structure represented by the general formula [II] in which R 3 and R 4 are both hydrogen is particularly preferable.

例えば、一般式[II]で示される構造でR3及びR4が共に水素であるものに光を照射すると、ニトロフェニル基が結合している炭素原子と、それに隣接する酸素原子の間が切断される。 For example, when light is irradiated on a structure represented by the general formula [II] in which R 3 and R 4 are both hydrogen, the carbon atom to which the nitrophenyl group is bonded and the oxygen atom adjacent thereto are cut. Is done.

以上説明した本発明のプローブの中でも特に好ましいものとして、下記一般式[VIII]で示すものを挙げることができる。   Among the probes of the present invention described above, particularly preferred are those represented by the following general formula [VIII].

Figure 2005140755
(ただし、n及びmは、互いに1〜6の整数、R5、R6及びR7は、それぞれ独立に、水素又は任意の基を示し、好ましくは水素又は炭素数1〜6のアルキル基を示す)
Figure 2005140755
(However, n and m are each an integer of 1 to 6, R 5 , R 6 and R 7 each independently represent hydrogen or an arbitrary group, preferably hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Show)

本発明のプローブは、当業者が、公知の方法に基づいて容易に合成することができる。下記実施例にも、複数の好ましいプローブの製造方法が具体的に記載されている。   The probe of the present invention can be easily synthesized by those skilled in the art based on a known method. The following examples also specifically describe a plurality of preferred probe manufacturing methods.

プローブと、プローブに結合すべき他の物質との結合反応は、プローブのRと、当該他の物中の、Rと結合させるべき官能基の種類に応じて、公知の技術に基づき適宜の条件で行うことができる。下記実施例にも、好ましいプローブと他の物質との結合反応の条件が具体的に記載されている。 The binding reaction between the probe and another substance to be bound to the probe is appropriately performed based on a known technique according to the R 2 of the probe and the type of the functional group to be bound to R 2 in the other substance. Can be performed under the following conditions. Also in the examples below, conditions for the binding reaction between a preferred probe and another substance are specifically described.

及び該Rと結合する他の物質中の官能基(R’)の上記した具体的な組合せのそれぞれについて、具体的な結合反応条件の例を以下に記載する。もっとも、これらは単なる例示であり、他の反応条件でもこれらの官能基同士を結合させることは可能であるので、結合反応条件が下記のものに限定されるものではないことは当業者にとって明らかである。また、ここに記載されていないRについても、当業者が化学常識に従って容易に結合反応を行うことができる。 For each specific combination described above of R 2 and functional groups in the other substances that bind to the R 2 (R '), describes an example of a specific binding reaction conditions below. However, these are merely examples, and these functional groups can be bonded to each other under other reaction conditions, and it will be apparent to those skilled in the art that the bonding reaction conditions are not limited to the following. is there. Moreover, those skilled in the art can easily carry out the binding reaction for R 2 not described here according to common chemical knowledge.

(1) RがSCN−、R’が−NHの場合
2〜3 mgの試料に0.2 ml (エタノール : 水 :トリエチルアミン = 2 : 2 : 1 v/v)を加え減圧乾固した後、0.5 ml (エタノール : 水 :トリエチルアミン : プローブ = 7 : 7 : 1 : 1 v/v)を加え室温で20分間反応させる。溶媒を減圧留去した後、溶離液に溶解し試料溶液とする(B. A. Bidlingmeyer, et al, J. Chromatogr., 336, 93 (1984)参照)。
(1) When R 2 is SCN- and R 'is -NH 2
Add 0.2 ml (ethanol: water: triethylamine = 2: 2: 1 v / v) to a sample of 2-3 mg and dry under reduced pressure, then 0.5 ml (ethanol: water: triethylamine: probe = 7: 7: 1: Add 1 v / v) and react at room temperature for 20 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to give a sample solution (see BA Bidlingmeyer, et al, J. Chromatogr., 336, 93 (1984)).

(2) RがClOS−で、R’が−NHの場合
2〜3 mgの試料に500μLの1M NaHCO3水溶液と200μLの1 mg/mLプローブ/アセトン溶液を加え、60℃で30分間加熱する。アセトンを留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Meffin, P. J., et al, J. Pharm. Sci., 66, 583 (1977)参照)。
(2) When R 2 is ClO 2 S— and R ′ is —NH 2
Add 500 μL of 1 M NaHCO 3 aqueous solution and 200 μL of 1 mg / mL probe / acetone solution to 2-3 mg sample and heat at 60 ° C. for 30 minutes. Acetone is distilled off, and then dissolved in an eluent to obtain a sample solution (see Meffin, PJ, et al, J. Pharm. Sci., 66, 583 (1977)).

(3) R(3) R 2 is

Figure 2005140755
で、R’が−NHの場合
Figure 2005140755
And R ′ is —NH 2

1.5 mgの試料をTHF5.0 mLに溶解し、50 mgのプローブを加え、60℃で30分間加熱する。THFを留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Jupill, T. H., Am. Lab., 8 (5), 85-92 (1976)参照)。   Dissolve 1.5 mg of sample in 5.0 mL of THF, add 50 mg of probe, and heat at 60 ° C. for 30 minutes. After THF is distilled off, it is dissolved in the eluent to obtain a sample solution (see Jupill, T.H., Am. Lab., 8 (5), 85-92 (1976)).

(4) R(4) R 2 is

Figure 2005140755
で、R’が−SHの場合
Figure 2005140755
And R 'is -SH

2〜3 mgの試料を500μLの水に溶解後、200μLの1 mg/mLプローブ/アセトニトリル溶液を加え、60℃で30分間加熱する。溶媒を留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Nakashima K., et al, Talanta., 32, 167 (1985)参照)。   Dissolve 2-3 mg of sample in 500 μL of water, add 200 μL of 1 mg / mL probe / acetonitrile solution, and heat at 60 ° C. for 30 minutes. After distilling off the solvent, dissolve in the eluent to obtain a sample solution (see Nakashima K., et al, Talanta., 32, 167 (1985)).

(5) RがBrHC−又はIHC−で、R’が−COOHの場合
2〜3 mgの試料をアセトン500μLに溶解し、200μLの1 mg/mLプローブ/アセトン溶液およびK2CO31 mgを加え、60℃で30分間加熱する。溶媒を留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Dunges, W., Anal. Chem., 49, 442 (1977)参照)。
(5) When R 2 is BrH 2 C— or IH 2 C— and R ′ is —COOH
Dissolve 2-3 mg of sample in 500 μL of acetone, add 200 μL of 1 mg / mL probe / acetone solution and 1 mg of K 2 CO 3 and heat at 60 ° C. for 30 minutes. After the solvent is distilled off, the sample is dissolved in the eluent to obtain a sample solution (see Dunges, W., Anal. Chem., 49, 442 (1977)).

(6) RがClOC−で、R’が−OHの場合
2〜3 mgの試料を0.5 mlのピリジンに溶解後、0.2 mLの1 mg/mLプローブ/ピリジン溶液を加え、40 ℃で1時間加熱する。溶媒を留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Suzuki, A., et al., J. Biochem., 82, 1185 (1977)参照)。
(6) When R 2 is ClOC- and R 'is -OH
Dissolve 2-3 mg of sample in 0.5 ml of pyridine, add 0.2 mL of 1 mg / mL probe / pyridine solution, and heat at 40 ° C for 1 hour. After distilling off the solvent, it is dissolved in an eluent to obtain a sample solution (see Suzuki, A., et al., J. Biochem., 82, 1185 (1977)).

(7) R(7) R 2 is

Figure 2005140755

で、R’が−CHOの場合
Figure 2005140755

And R ′ is —CHO

2〜3 mgの試料をメタノール1.0 ml、酢酸0.1 ml、0.2 mLの1mg/mLプローブ/メタノール溶液を加え、40 ℃で30分間加熱する。溶媒を留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする。   Add 2 to 3 mg of sample with 1.0 ml of methanol, 0.1 ml of acetic acid and 0.2 mL of 1 mg / mL probe / methanol solution and heat at 40 ° C. for 30 minutes. After distilling off the solvent, the sample solution is dissolved in the eluent.

(8) R(8) R 2 is

Figure 2005140755
で、R’が−NHの場合
Figure 2005140755
And R ′ is —NH 2

試料のエタノール溶液(10-4 〜 10-3 M) 0.1 mLに、10 mg/mLのプローブ/エタノール溶液1.5 mLを加え、室温で5分間〜10分間撹拌する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Roth, M., Anal. Chem., 43, 880 (1971)参照)。   Add 1.5 mL of 10 mg / mL probe / ethanol solution to 0.1 mL of the sample ethanol solution (10-4 to 10-3 M), and stir at room temperature for 5 to 10 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to prepare a sample solution (see Roth, M., Anal. Chem., 43, 880 (1971)).

(9) Rが−CHONH・HClでR’が (9) R 2 is —CH 2 ONH 2 .HCl and R ′ is

Figure 2005140755

の場合
Figure 2005140755

in the case of

1〜5 mgの試料、トリエチルアミン2滴、プローブ50 mgを50℃で30分間加熱する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Jupille, T. H., Am. Lab., 8 (5), 85-92 (1976)参照)。   Heat 1-5 mg sample, 2 drops of triethylamine, 50 mg of probe at 50 ° C. for 30 minutes. After distilling off the solvent under reduced pressure, the sample is dissolved in the eluent to prepare a sample solution (see Jupille, T.H., Am. Lab., 8 (5), 85-92 (1976)).

(10) Rが−NHNH、R’が−CHOの場合
1〜5 mgの試料を水0.5 mlに溶解後、30%HClO4水溶液に20mg/mLの割合でプローブを溶かした溶液を加え、室温で10分間撹拌した。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Newberg, C., et al., Anal. Chim. Acta, 7, 238 (1952)参照)。
(10) When R 2 is —NHNH 2 and R ′ is —CHO
After dissolving 1 to 5 mg of sample in 0.5 ml of water, a solution in which the probe was dissolved in 30% HClO 4 aqueous solution at a rate of 20 mg / mL was added and stirred at room temperature for 10 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the sample is dissolved in the eluent to prepare a sample solution (see Newberg, C., et al., Anal. Chim. Acta, 7, 238 (1952)).

(11) R(11) R 2 is

Figure 2005140755

で、R’が
Figure 2005140755

And R 'is

Figure 2005140755
の場合
Figure 2005140755
in the case of

0.1〜5.0μgの試料を、50μLのリン酸緩衝溶液(pH7.0)に溶解後、200μLの1mg/mLのプローブ/リン酸緩衝溶液(pH7.0)を加え、室温で5分間撹拌する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする。   Dissolve 0.1-5.0 μg of sample in 50 μL of phosphate buffer solution (pH 7.0), add 200 μL of 1 mg / mL probe / phosphate buffer solution (pH 7.0), and stir at room temperature for 5 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to obtain a sample solution.

(12) R(12) R 2 is

Figure 2005140755

で、R’が
Figure 2005140755

And R 'is

Figure 2005140755
の場合
Figure 2005140755
in the case of

0.1〜5.0μgの試料を、50μLのリン酸緩衝溶液(pH7.0)に溶解後、200μLの1mg / mLのプローブ/リン酸緩衝溶液(pH7.0)を加え、室温で5分間撹拌する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする。   Dissolve 0.1-5.0 μg of sample in 50 μL of phosphate buffer solution (pH 7.0), add 200 μL of 1 mg / mL probe / phosphate buffer solution (pH 7.0), and stir at room temperature for 5 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to obtain a sample solution.

(13) Rが−CHCHNHで、R’が (13) R 2 is —CH 2 CH 2 NH 2 and R ′ is

Figure 2005140755
の場合
Figure 2005140755
in the case of

0.1〜5.0μgの試料を、50μLのリン酸緩衝溶液(pH7.0)に溶解後、200μLの1mg/mLのプローブ/リン酸緩衝溶液(pH7.0)および1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドを加え、室温で30分間撹拌する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする。   After dissolving 0.1-5.0 μg of sample in 50 μL of phosphate buffer solution (pH 7.0), 200 μL of 1 mg / mL probe / phosphate buffer solution (pH 7.0) and 1-ethyl-3- (3- Add (dimethylaminopropyl) carbodiimide and stir at room temperature for 30 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to obtain a sample solution.

本発明のプローブを用いて目的物質を定量する場合、上記一般式[I]のR2を目的物質と直接結合させてもよいが、後で詳しく説明するように、プローブを光開裂部位において開裂させ、遊離されたマスプローブ含有分子のみを質量分析するという、本発明のプローブの特徴を最大限に利用するためには、R2を、目的物質と特異的に結合する物質(以下、便宜的に「特異的対応物質」)に結合し、次いで、生成したプローブ−特異対応物質結合体を目的物質に特異的に結合させることが好ましい。ここで、「特異的に結合する」とは、抗原抗体反応、相補的な塩基配列を有する一本鎖核酸同士のハイブリダイゼーション、ビオチン−ストレプトアビジンの結合反応、酵素−基質の結合反応等を意味し、必ずしも目的物質以外のものとは全く反応しないという意味ではない。例えば、他の抗原とも交差反応する抗体であっても、抗原抗体反応は「特異的結合反応」であると解釈する。 When the target substance is quantified using the probe of the present invention, R 2 of the above general formula [I] may be directly bonded to the target substance, but as will be described in detail later, the probe is cleaved at the photocleavage site. In order to make the most of the characteristics of the probe of the present invention, in which only the released mass probe-containing molecule is subjected to mass spectrometry, a substance that specifically binds R 2 to the target substance (hereinafter, for convenience) It is preferable to bind the produced probe-specific corresponding substance conjugate specifically to the target substance. Here, “specifically binds” means antigen-antibody reaction, hybridization between single-stranded nucleic acids having complementary base sequences, biotin-streptavidin binding reaction, enzyme-substrate binding reaction, etc. However, this does not necessarily mean that it does not react with anything other than the target substance. For example, even an antibody that cross-reacts with other antigens is interpreted as a “specific binding reaction”.

このような特異的対応物質を用いる場合、プローブは、特異的対応物質を介して目的物質に間接的に結合される。この場合には、一般式[I]のR2を、特異的対応物質に上記方法により結合させる。特異的対応物質の例としては、抗原、ハプテン、抗体、核酸、ストレプトアビジン、酵素等を例示することができるがこれらに限定されるものではない。 When such a specific counterpart is used, the probe is indirectly bound to the target substance via the specific counterpart. In this case, R 2 of the general formula [I] is bound to a specific corresponding substance by the above method. Examples of specific corresponding substances include, but are not limited to, antigens, haptens, antibodies, nucleic acids, streptavidin, enzymes, and the like.

次いで、プローブ−特異的対応物質結合体と、目的物質とを反応させ、特異的対応物質と目的物質とを結合させる。この反応は、それぞれの特異的対応物質と目的物質との結合反応に適した公知の反応条件を採用することにより容易に行うことができる。この結合反応により、プローブは、特異的対応物質を介して目的物質と結合される。   Next, the probe-specific counterpart substance and the target substance are reacted to bind the specific counterpart substance and the target substance. This reaction can be easily carried out by employing known reaction conditions suitable for the binding reaction between each specific corresponding substance and the target substance. By this binding reaction, the probe is bound to the target substance via the specific corresponding substance.

次いで、目的物質と間接的に結合されたプローブを、未結合のプローブをはじめ、他の無関係な物質から分離する。これは、目的物質が固相に固定化されている場合には、固相を洗浄することにより容易に行うことができる。また、目的物質が遊離している場合には、目的物質をプローブと間接的に結合させた後、目的物質を捕捉できる固相と反応させて固相上に目的物質を捕捉し、次いで固相を洗浄することにより達成することができる。これらのように、固相に結合された目的物質の定量が可能であるというのは、光開裂部を有する本発明のプローブを用いることにより得られる、顕著な効果である。なお、本発明のプローブを用いた目的物質の有利な測定方法についてはさらに後述する。   Next, the probes indirectly bound to the target substance are separated from other unrelated substances including unbound probes. This can be easily performed by washing the solid phase when the target substance is immobilized on the solid phase. In addition, when the target substance is liberated, the target substance is indirectly bound to the probe, and then reacted with a solid phase that can capture the target substance to capture the target substance on the solid phase. Can be achieved by washing. The fact that the target substance bound to the solid phase can be quantified as described above is a remarkable effect obtained by using the probe of the present invention having a photocleavage. An advantageous method for measuring the target substance using the probe of the present invention will be described later.

目的物質と結合したプローブを分離した後、光を照射してプローブ中の光開裂部を開裂させる。光照射の条件は、用いる光開裂部の種類等に応じて適宜選択できる。通常、紫外線が用いられ、その照射量は、適宜設定できるが、例えば、マイクロプレートのウェル内の溶液に対して行なう場合、通常、100Wの市販の高圧水銀ランプを1分間〜10分間程度照射すればよい。   After separating the probe bonded to the target substance, light is irradiated to cleave the photocleavage in the probe. The light irradiation conditions can be appropriately selected according to the type of the photocleavage used. Usually, ultraviolet rays are used, and the amount of irradiation can be set as appropriate. For example, when performing on a solution in a well of a microplate, a 100 W commercial high-pressure mercury lamp is usually irradiated for about 1 to 10 minutes. That's fine.

光開裂により、プローブが光開裂部で開裂され、上記したマスプローブ部含有分子が遊離される。この遊離のマスプローブ含有分子を質量分析により測定する。マスプローブ含有分子の分子量は予めはっきりとわかっており、また、マスプローブが上記のようにイオン化されるので、予備的な精製を要することなく質量分析を行うことができる。   By photocleavage, the probe is cleaved at the photocleavage part, and the mass probe part-containing molecule is released. This free mass probe-containing molecule is measured by mass spectrometry. The molecular weight of the mass probe-containing molecule is clearly known in advance, and since the mass probe is ionized as described above, mass analysis can be performed without requiring preliminary purification.

マスプローブ部含有分子の質量分析は、通常の液状試料の質量分析と全く同様にして行うことができる。本発明のプローブは、好ましい液状試料の質量分析方法の例として、エレクトロスプレーイオン化質量分析、大気圧化学イオン化質量分析、サーモスプレーイオン化質量分析、パーティクルビーム質量分析、フリット高速原子衝撃質量分析等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、通常の質量分析のみならず、反応槽と一体化された分析装置中で行われる質量分析に適用することも可能である。例えば、ポストカラム反応方式の高速液体クロマトグラフィ装置や、フローインジェクション分析装置のように、分析装置に反応槽又は反応コイルが組み込まれた分析装置において、反応槽又は反応コイルの下流で行われる質量分析に本発明のプローブを適用することができる。この場合、プローブは、反応槽又は反応コイルの上流で試料と混合し、結合反応を反応槽又は反応コイル中で行うことができる。なお、質量分析自体は、市販の装置を用い、装置に添付された指示書に従って容易に行うことができる。   Mass analysis of the mass probe-containing molecule can be performed in exactly the same manner as mass analysis of a normal liquid sample. The probe of the present invention includes electrospray ionization mass spectrometry, atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry, thermospray ionization mass spectrometry, particle beam mass spectrometry, frit fast atom bombardment mass spectrometry, and the like as examples of preferable mass spectrometry methods for liquid samples. However, it is not limited to these. Further, it can be applied not only to normal mass spectrometry but also to mass spectrometry performed in an analyzer integrated with a reaction vessel. For example, in an analytical apparatus in which a reaction tank or reaction coil is incorporated in an analytical apparatus, such as a post-column reaction type high-performance liquid chromatography apparatus or a flow injection analytical apparatus, for mass spectrometry performed downstream of the reaction tank or reaction coil. The probe of the present invention can be applied. In this case, the probe can be mixed with the sample upstream of the reaction vessel or reaction coil and the binding reaction can be performed in the reaction vessel or reaction coil. In addition, mass spectrometry itself can be easily performed using a commercially available apparatus according to the instructions attached to the apparatus.

本発明のプローブは、光開裂部を有しているために、上記のような所定の反応後に光を照射して光開裂部を開裂させ、それによってマスプローブ部含有分子を遊離させることができるという際立った特徴を有しており、さらに、マスプローブ部の分子量を、例えば、一般式[V]ないし[VII]で示されるようなイオン性基中のアルキル基の鎖長を変化させる等の方法で、容易に変化させることが可能であるという特徴を有している。これらの際立った特徴を最大限に活用し、試料中の複数の目的物質を同時に定量分析することが可能になる。これは、各プローブの前記マスプローブ部の質量が異なる少なくとも2種類のプローブを、各プローブの前記結合部を介して直接的又は間接的に各目的物質と結合させ、各プローブと各目的物質との結合物を分離し、該結合物に光を照射して前記光開裂部を開裂させ、開裂により遊離した前記各プローブの前記マスプローブ部を含む分子を質量分析により測定することにより行うことができる。以下、例を挙げてこの方法をより具体的に説明する。   Since the probe of the present invention has a photocleavage, it is possible to cleave the photocleavage by irradiating light after the predetermined reaction as described above, thereby releasing the mass probe part-containing molecule. In addition, the molecular weight of the mass probe part is changed, for example, by changing the chain length of the alkyl group in the ionic group as represented by the general formulas [V] to [VII]. The method is characterized in that it can be easily changed. By making the best use of these distinctive features, it becomes possible to simultaneously quantitatively analyze a plurality of target substances in a sample. This is because at least two types of probes having different masses of the mass probe parts of the probes are directly or indirectly coupled to the target substances via the coupling parts of the probes, Is performed by irradiating the conjugate with light to cleave the photocleavage portion, and measuring the molecule including the mass probe portion of each probe released by cleavage by mass spectrometry. it can. Hereinafter, this method will be described more specifically with reference to an example.

ヒト血清中の種々の抗アレルゲンIgE抗体のうち、抗ダニ抗体、抗花粉抗体及び抗卵白アルブミン抗体を定量する場合を例として説明する。先ず、マスプローブ部の分子量の異なる3種類の本発明のプローブを作製する。例えば、光開裂後のマスプローブ部含有分子の分子量が170, 180, 190となる3種類のプローブを作製したとする(各プローブを便宜的に「プローブ-170」、「プローブ-180」、「プローブ-190」と呼ぶ)。次いで、各プローブを各目的物質(すなわち、抗ダニ抗体、抗花粉抗体及び抗卵白アルブミン抗体)とそれぞれ特異的に反応する各対応抗原(すなわち、ダニ抗原、花粉抗原、卵白アルブミン)に別個に結合させる。すなわち、例えば、プローブ-170をダニ抗原に、プローブ-180を花粉抗原に、プローブ-190を卵白アルブミンに結合させる。一方、例えばビーズのような固相に抗ヒトIgE抗体を固定化したビーズを準備し、これを検体となるヒト血清と反応させ、洗浄する。そうすると、血清中のヒトIgE抗体が、抗原抗体反応によりビーズ上に固定化される。次いで、得られたビーズと、別途調製したプローブ-170−ダニ抗原結合体、プローブ-180−花粉抗原結合体及びプローブ-190−卵白アルブミン結合体とを反応させる。そうすると、プローブ-170−ダニ抗原結合体は、ビーズ上の抗ダニ抗体に結合し、プローブ-180−花粉抗原結合体はビーズ上の抗花粉抗体と結合し、プローブ-190−卵白アルブミン結合体は、ビーズ上の抗卵白アルブミン抗体と結合する。次いで、ビーズを洗浄して、ビーズに結合していない物質を除去する。その後、光を照射し、プローブの光開裂部を開裂させ、遊離されたマスプローブ部含有分子を質量分析にかける。そうすると、存在するマスプローブ部含有分子の量に応じた高さのピークが得られる。各マスプローブ部含有分子の質量は予めわかっているので、どの質量のマスプローブ部含有分子がどれだけの量存在するかということが質量分析により高精度に測定される。各プローブが間接的に結合していた抗体が何かということもわかっているので、上記質量分析により、ヒト血清中の3種類の抗アレルゲン抗体が高精度に定量できる。   Of the various anti-allergen IgE antibodies in human serum, the case of quantifying anti-mite antibody, anti-pollen antibody and anti-ovalbumin antibody will be described as an example. First, three types of probes of the present invention with different molecular weights in the mass probe part are prepared. For example, it is assumed that three types of probes having molecular weights of 170, 180, and 190 having mass probe portion-containing molecules after photocleavage were produced (each probe is referred to as “probe-170”, “probe-180”, “probe” Called Probe-190). Next, each probe is separately bound to each corresponding antigen (ie, mite antigen, pollen antigen, ovalbumin) that specifically reacts with each target substance (ie, anti-tick antibody, anti-pollen antibody and anti-ovalbumin antibody). Let That is, for example, probe-170 is bound to mite antigen, probe-180 is pollen antigen, and probe-190 is bound to ovalbumin. On the other hand, beads in which an anti-human IgE antibody is immobilized on a solid phase such as beads are prepared, and this is reacted with human serum as a specimen and washed. Then, the human IgE antibody in serum is immobilized on the beads by the antigen-antibody reaction. Next, the obtained beads are reacted with probe-170-mite antigen conjugate, probe-180-pollen antigen conjugate and probe-190-ovalbumin conjugate prepared separately. The probe-170-mite antigen conjugate then binds to the anti-tick antibody on the bead, the probe-180-pollen antigen conjugate binds to the anti-pollen antibody on the bead, and the probe-190-ovalbumin conjugate is Bind to the anti-ovalbumin antibody on the beads. The beads are then washed to remove material that is not bound to the beads. Thereafter, light is irradiated to cleave the photocleavage part of the probe, and the released mass probe part-containing molecule is subjected to mass spectrometry. If it does so, the peak of the height according to the quantity of the mass probe part containing molecule which exists will be obtained. Since the mass of each mass probe portion-containing molecule is known in advance, it can be accurately measured by mass spectrometry how much mass probe portion-containing molecule is present. Since it is also known what antibody each probe is indirectly bound to, three types of anti-allergen antibodies in human serum can be quantified with high accuracy by the mass spectrometry.

上記した例において、各抗原を、それぞれ特有の塩基配列を有する核酸に変え、各目的物質をそれに相補的な塩基配列を有する核酸(物理吸着や共有結合によりチップ等の固相に固定化された核酸)に変えれば、全く同様にして、異なる塩基配列を有する3種類の目的核酸を同時に定量することが可能である。   In the above example, each antigen is changed to a nucleic acid having a unique base sequence, and each target substance is a nucleic acid having a complementary base sequence (immobilized on a solid phase such as a chip by physical adsorption or covalent bond). In the same manner, three types of target nucleic acids having different base sequences can be simultaneously quantified.

このように、本発明のプローブを用いれば、複数の目的物質を網羅的に同時に定量分析するという、従来のプローブを用いたのでは全く不可能であった定量分析が可能になる。   As described above, when the probe of the present invention is used, quantitative analysis of a plurality of target substances can be performed simultaneously and comprehensively, which is impossible at all using a conventional probe.

さらに、従来のプローブを用いて例えばタンパク質そのものの質量解析を行なう事は、タンパク質の分子量が大きすぎて、1タンパク質由来のピークが多数出現する。またものによってイオン化効率がことなるので、定量は難しい。しかもタンパク質と相互作用をしている物質を切離すのは容易ではなく、また切離す反応を行なうには、タンパク質そのものを分解してしまい、1つのタンパク質から複数のペプチド鎖が発生し、結局同定はできない場合が多い。これに対し、本発明によれば、本発明のプローブを用い、タンパク質を固相化すれば、マスプローブ部含有分子を容易に(光の照射のみによって)切り離すことができるので、マスプローブ含有分子の測定のみで、同定と定量性を得ることができ、本発明のプローブを用いれば、従来のプローブでは困難であった、タンパク質やDNAの生体高分子の定量も可能になる。   Further, when mass analysis of a protein itself, for example, using a conventional probe is performed, the molecular weight of the protein is too large, and many peaks derived from one protein appear. Moreover, since ionization efficiency changes with things, fixed_quantity | quantitative_assay is difficult. Moreover, it is not easy to separate a substance that interacts with a protein, and in order to perform a separation reaction, the protein itself is decomposed, and a plurality of peptide chains are generated from one protein, and finally identified. There are many cases where this is not possible. On the other hand, according to the present invention, if the probe of the present invention is used and the protein is solid-phased, the mass probe-containing molecule can be easily separated (by light irradiation alone). Thus, identification and quantification can be obtained only by measuring the above, and the use of the probe of the present invention enables the quantification of protein and DNA biopolymers, which was difficult with conventional probes.

以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

試薬
使用した試薬や溶媒は和光純薬、東京化成、関東化学、Aldrich及びMerck社製の市販品特級のものを使用した。また、乾燥Dichloromethaneは工業用を蒸留し、乾燥モレキュラーシーブスを加えて水分を除去したものを使用した。なお、略号は以下のとおりである。
BO:(ベンゾトリアゾール-1-イルオキシ)トリス (ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロフォスフェート
4-DMAP:(4-ジメチルアミノピリジン)
DCC:(N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド)
Reagents and solvents used were Wako Pure Chemicals, Tokyo Kasei, Kanto Chemical, Aldrich and Merck's commercially available special grades. In addition, dry dichloromethane was distilled for industrial use, and dried molecular sieves were added to remove water. The abbreviations are as follows.
BO: (Benzotriazol-1-yloxy) tris (dimethylamino) phosphonium hexafluorophosphate
4-DMAP: (4-Dimethylaminopyridine)
DCC: (N, N'-dicyclohexylcarbodiimide)

分離精製
カラムクロマトグラフィー
固定相にはMerck社製シリカゲル60 を用いた。移動相には一級相当のクロロホルム及びメタノールを用いた。
Separation and purification column chromatography Merck silica gel 60 was used as a stationary phase. As the mobile phase, primary grade chloroform and methanol were used.

化合物の同定方法
(1) 薄層クロマトグラフィー
固定相にはMerck社製TLC plates silica gel 60 F245 を用いた。移動相には一級相当のククロロホルム、メタノール及び酢酸エチルを用いた。化合物はヨウ素及びUV吸収 (254 nm)を用いて検出を行った。
Compound identification method
(1) Thin layer chromatography TLC plates silica gel 60 F 245 manufactured by Merck was used for the stationary phase. As the mobile phase, primary chloroform corresponding to chloroform, methanol and ethyl acetate were used. The compound was detected using iodine and UV absorption (254 nm).

(2) 核磁気共鳴収分光器 (NMR)
NMR装置は日本電子社製LNM-LA 300 FT-NMR及びJNM-GSX 270 FT-NMRを使用した。重溶媒にはMerck社製重クロロホルム (クロロホルム-d1 )、重メタノール (メタノール-d4 )および重水 (Deuterium oxide-d2)を用い、内部標準としてテトラメチルシラン (TMS)を用いた。なお、シグナルの略称は次のようになっている。
s : singlet,d : doublet,t : triplet,q : quartet,m : multiplet
(2) Nuclear magnetic resonance spectrometer (NMR)
As the NMR apparatus, LNM-LA 300 FT-NMR and JNM-GSX 270 FT-NMR manufactured by JEOL Ltd. were used. Deuterium chloroform (chloroform-d 1 ), heavy methanol (methanol-d 4 ) and heavy water (Deuterium oxide-d 2 ) manufactured by Merck were used as the heavy solvent, and tetramethylsilane (TMS) was used as an internal standard. The signal abbreviations are as follows.
s: singlet, d: doublet, t: triplet, q: quartet, m: multiplet

質量分析計での測定条件
質量分析計のイオン化法はESI法、質量分析部はTOF-MSである。Applied Biosystems社のMariner Biospectrometry Workstationを用いた。TOFはリフレクター型である。
ESI-TOF MSの主な装置条件は次のようになっている。
スプレーティップポテンシャル: 3451.76 [V]
ノズルポテンシャル: 184.81 [V]
Quad RF電圧: 999.76 [V]
気体圧力: 0.5 〜0.6 [MPa]
溶媒: メタノール
流速: 11.5 μL/分
Measurement conditions in the mass spectrometer The ionization method of the mass spectrometer is the ESI method, and the mass spectrometer is TOF-MS. A Mariner Biospectrometry Workstation from Applied Biosystems was used. TOF is a reflector type.
The main equipment requirements for ESI-TOF MS are as follows.
Spray tip potential: 3451.76 [V]
Nozzle potential: 184.81 [V]
Quad RF voltage: 999.76 [V]
Gas pressure: 0.5 to 0.6 [MPa]
Solvent: Methanol Flow rate: 11.5 μL / min

スプレーティップポテンシャル、ノズルポテンシャル及びQuad RF電圧はそれぞれスプレーティップ、ノズル及びQuadrupoleにかかっている電位のことである。スプレーティップポテンシャルはキャピラリーの先端にかかって直接試料溶液のイオン化に影響してくる電位を表している。ノズルポテンシャルはフラグメントの大小やピークの安定性、感度に影響してくる。また、Quadrupoleは四重極のことで、 Quad RF電圧を変化させることにより検出可能な分子量の範囲を変化させることができる。   The spray tip potential, nozzle potential and quad RF voltage are the potentials applied to the spray tip, nozzle and quadrupole, respectively. The spray tip potential represents a potential that directly affects the ionization of the sample solution on the tip of the capillary. The nozzle potential affects the size of fragments, peak stability, and sensitivity. Quadrupole is a quadrupole, and the range of detectable molecular weight can be changed by changing the Quad RF voltage.

光開裂のためのUV源
UV源は、理工科学産業株式会社の高圧水銀ランプ100 W UVL-100 HAを用いた。ランプの冷却は水道水の流水によって行った。
UV source for photocleavage
The UV source used was a 100 W UVL-100 HA high-pressure mercury lamp from Riko Kagaku Sangyo Co., Ltd. The lamp was cooled by running tap water.

合成方法
1. 1-[2-(2-ニトロ -フェニル)-2-オキソ -エチル]-3,5,7-トリアザ -1-アゾニア -トリシクロ [3.3.1.13,7]デカン; ブロミドの合成
Synthesis method 1. 1- [2- (2-Nitro-phenyl) -2-oxo-ethyl] -3,5,7-triaza-1-azonia-tricyclo [3.3.1.13,7] decane; synthesis of bromide

Figure 2005140755
Figure 2005140755

<実験方法>
Ar気流下で、200 ml三ツ口フラスコにヘキサメチレンテトラアミン (6.31 g, 45 mmol, 1.1 eq.)をクロロベンゼン(40ml)の懸濁液として入れた。系に2-ブロモ -2'-ニトロアセトフェノン (1 ; 10.0 g, 41.0 mmol, 1.0 eq.)のクロロベンゼン (35 ml)溶液を滴下し、室温で60 分間攪拌した後、50 ℃で3時間攪拌した。反応系を室温に戻して、吸引ろ過し、冷やしたエタノールを用いて結晶を3 回洗浄し、1-[2-(2-ニトロ -フェニル)-2-オキソ -エチル]-3,5,7-トリアザ-1-アゾニア-トリシクロ [3.3.1.13,7]デカン;ブロミド (2 ; 粗収量16.5 g)を白色固体として得た。
<Experiment method>
Under a stream of Ar, hexamethylenetetraamine (6.31 g, 45 mmol, 1.1 eq.) Was placed in a 200 ml three-necked flask as a suspension of chlorobenzene (40 ml). To the system was added dropwise a solution of 2-bromo-2'-nitroacetophenone (1; 10.0 g, 41.0 mmol, 1.0 eq.) In chlorobenzene (35 ml), stirred at room temperature for 60 minutes, and then stirred at 50 ° C for 3 hours . The reaction system is returned to room temperature, suction filtered, and the crystals are washed three times with cold ethanol to give 1- [2- (2-nitro-phenyl) -2-oxo-ethyl] -3,5,7 -Triaza-1-azonia-tricyclo [3.3.1.13,7] decane; bromide (2; crude yield 16.5 g) was obtained as a white solid.

1H-NMR (300 MHz, D2O, TMS, r. t.)δ:4.52 (6 H, s, -NCH2 N-), 4.60 (2 H, s, ArCOCH2-), 5.38 (6 H, s, -NCH2 N+-), 7.47 (1 H, J = 6.6 Hz, d, ArH), 7.67 (1 H, J = 8.0 Hz t, ArH), 7.78 (1 H, J = 7.7 Hz, t, ArH), 8.17 (1H, J = 8.4 Hz, d, ArH)

TLC; Rf = 0.2 (クロロホルム / メタノール = 5 / 1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M]+=304.3
1 H-NMR (300 MHz, D 2 O, TMS, rt) δ: 4.52 (6 H, s, -NCH 2 N-), 4.60 (2 H, s, ArCOCH 2- ), 5.38 (6 H, s , -NCH 2 N + -), 7.47 (1 H, J = 6.6 Hz, d, ArH), 7.67 (1 H, J = 8.0 Hz t, ArH), 7.78 (1 H, J = 7.7 Hz, t, ArH), 8.17 (1H, J = 8.4 Hz, d, ArH)

TLC; Rf = 0.2 (chloroform / methanol = 5/1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M] + = 304.3

2. 2-アミノ-1-(2-ニトロ-フェニル)-エタノンの合成 2. Synthesis of 2-amino-1- (2-nitro-phenyl) -ethanone

Figure 2005140755
Figure 2005140755

<実験方法>
500 mlナスフラスコに95%エタノール/濃HCl = 5 / 1 (v / v , 120 ml)を入れ、1-[2-(2-ニトロ-フェニル)-2-オキソ -エチル]-3,5,7-トリアザ -1-アザニア -トリシクロ [3.3.1.13,7]デカン; ブロミド (2, 15.8g, 41.0mmol ,1.0 eq )を溶解させ、室温で16時間攪拌した。反応系を氷浴で冷却した後、吸引ろ過により白色個体を得た。この白色固体をエタノールに加えて、室温で5分間攪拌し、氷浴で冷却した後、吸引ろ過により、2-アミノ-1-(2-ニトロ-フェニル)-エタノン (3 ; 7.1g, 収率95.7%)を白色固体として得た。
<Experiment method>
In a 500 ml eggplant flask, put 95% ethanol / concentrated HCl = 5/1 (v / v, 120 ml), 1- [2- (2-nitro-phenyl) -2-oxo-ethyl] -3,5, 7-Triaza-1-azania-tricyclo [3.3.1.13,7] decane; bromide (2, 15.8 g, 41.0 mmol, 1.0 eq) was dissolved and stirred at room temperature for 16 hours. After cooling the reaction system in an ice bath, a white solid was obtained by suction filtration. This white solid was added to ethanol, stirred at room temperature for 5 minutes, cooled in an ice bath, and then suction filtered to give 2-amino-1- (2-nitro-phenyl) -ethanone (3; 7.1 g, yield) 95.7%) was obtained as a white solid.

1H-NMR (300 MHz, CD3OD, TMS, r. t.)δ:4.46 (2 H, s, ArCOCH2NH2), 7.75 (1 H, J = 7.5 Hz, d, ArH), 7.83 (1 H, J = 7.8 Hz, t, ArH), 7.91 (1 H, J = 7.5 Hz, t, ArH), 8.23 (1 H, J = 7.8 Hz, d, ArH)

TLC;Rf = 0.4 (クロロホルム / メタノール = 5 / 1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M+H]+ = 181.2
1 H-NMR (300 MHz, CD 3 OD, TMS, rt) δ: 4.46 (2 H, s, ArCOCH 2 NH 2 ), 7.75 (1 H, J = 7.5 Hz, d, ArH), 7.83 (1 H , J = 7.8 Hz, t, ArH), 7.91 (1 H, J = 7.5 Hz, t, ArH), 8.23 (1 H, J = 7.8 Hz, d, ArH)

TLC; Rf = 0.4 (chloroform / methanol = 5/1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M + H] + = 181.2

3. 2-アミノ-1-(2-ニトロ-フェニル)-エタノールの合成 3. Synthesis of 2-amino-1- (2-nitro-phenyl) -ethanol

Figure 2005140755
Figure 2005140755

<実験方法>
200 ml二口フラスコに2-アミノ-1-(2-ニトロ-フェニル)-エタノン (3 ; 5.0 g, 28 mmol, 1.0 eq.)をエタノール/H2O = 7 / 3 (v / v, 70 ml)の溶液として入れ、氷浴で攪拌しながらNaBH4 (4.2 g, 111 mmol, 4.0 eq.)を加え、60 分間攪拌した。反応系を室温に戻して5 時間攪拌した。
<Experiment method>
2-Amino-1- (2-nitro-phenyl) -ethanone (3; 5.0 g, 28 mmol, 1.0 eq.) In ethanol / H 2 O = 7/3 (v / v, 70 NaBH 4 (4.2 g, 111 mmol, 4.0 eq.) was added while stirring in an ice bath and stirred for 60 minutes. The reaction system was returned to room temperature and stirred for 5 hours.

懸濁液に多量のエタノールを加え、吸引ろ過し、ろ液を濃縮した。再び吸引ろ過し、ろ物を冷やしたエタノールを用いて結晶を3 回洗浄し、2-アミノ -1-(2-ニトロ -フェニル)-エタノール (4 ; 3.28 g、 収率64.8 %)を黄色固体として得た。   A large amount of ethanol was added to the suspension, suction filtration was performed, and the filtrate was concentrated. Suction was filtered again, and the filtrate was washed three times with cold ethanol, and 2-amino-1- (2-nitro-phenyl) -ethanol (4; 3.28 g, 64.8% yield) was obtained as a yellow solid. Got as.

1H-NMR (300 MHz, CD3OD, TMS, r. t.)δ: 4.87 (2 H, J = 6.6 Hz, d, ArCH(OH)CH2NH2), 5.42 (1 H, J = 6.6 Hz, dd, ArCH(OH)CH2NH2), 7.58 (1 H, J = 7.7 Hz, t, ArH), 7.80 (1 H, J = 7.6 Hz, t, ArH), 8.00 (1 H, J = 7.8 Hz , d, ArH), 8.04 (1 H, J = 7.3 Hz , d, ArH)

TLC; Rf = 0.1 (クロロホルム/メタノール = 10 / 1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M + H]+ = 183.2
1 H-NMR (300 MHz, CD 3 OD, TMS, rt) δ: 4.87 (2 H, J = 6.6 Hz, d, ArCH (OH) CH 2 NH 2 ), 5.42 (1 H, J = 6.6 Hz, dd, ArCH (OH) CH 2 NH 2 ), 7.58 (1 H, J = 7.7 Hz, t, ArH), 7.80 (1 H, J = 7.6 Hz, t, ArH), 8.00 (1 H, J = 7.8 Hz, d, ArH), 8.04 (1 H, J = 7.3 Hz, d, ArH)

TLC; R f = 0.1 (chloroform / methanol = 10/1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M + H] + = 183.2

4. 3-マレイミドプロピオン酸の合成 4). Synthesis of 3-maleimidopropionic acid

Figure 2005140755
Figure 2005140755

<実験方法>
1Lナスフラスコに無水マレイン酸 (5 ; 50 g, 0.5 mol, 1.0 eq.)を酢酸 (300 ml)の懸濁液として入れ,攪拌しながら3-アミノプロピオン酸 (55 g, 0.6 mol, 1.2 eq.)を滴下し、140℃で4 時間攪拌した。
<Experiment method>
In a 1 L eggplant flask, maleic anhydride (5; 50 g, 0.5 mol, 1.0 eq.) Is added as a suspension of acetic acid (300 ml) and stirred with 3-aminopropionic acid (55 g, 0.6 mol, 1.2 eq. .) Was added dropwise and stirred at 140 ° C. for 4 hours.

減圧留去により、得られた結晶を冷やしたエタノールで洗浄し、3-マレイミドプロピオン酸 (6 ; 18 g, 収率21.0 %)を白色固体として得た。   By distilling under reduced pressure, the obtained crystal was washed with cold ethanol to obtain 3-maleimidopropionic acid (6; 18 g, yield 21.0%) as a white solid.

1H-NMR (300 MHz, CDCl3, TMS, r. t.)δ: 2.71 (2 H, J = 7.2 Hz, t, -COCH2CH2N-), 3.84 (2 H, J = 7.2 Hz, t, -COCH2CH2N-), 6.73 (2 H, s, NCOCH=CHCO-)

MS (ESI-TOF)
[M + H]+ = 170.4
1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , TMS, rt) δ: 2.71 (2 H, J = 7.2 Hz, t, -COCH 2 CH 2 N-), 3.84 (2 H, J = 7.2 Hz, t, -COCH 2 CH 2 N-), 6.73 (2 H, s, NCOCH = CHCO-)

MS (ESI-TOF)
[M + H] + = 170.4

5. 3-(ジオキソ-2,5-ジヒドロ -ピロール -1-イル)-N-[2-ヒドロキシ -2-(2-ニトロ -フェニル)-エチル]-プロピオンアミドの合成 5). Synthesis of 3- (dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -N- [2-hydroxy-2- (2-nitro-phenyl) -ethyl] -propionamide

Figure 2005140755
Figure 2005140755

<実験方法>
Ar気流下で、500 ml三口フラスコに2-アミノ-1-(2-ニトロ-フェニル)-エタノール (4 ; 2.1 g, 11.3 mmol, 1.0 eq.)のジクロロメタン (120 ml) 溶液を入れ、攪拌しながらトリエチルアミン (2.0 ml, 14.1 mmol, 1.3 eq.),BOP (6.3 g, 14.1 mmol, 1.3 eq.)、3-マレイミドプロピオン酸 (3.1 g, 17.0 mmol, 1.5eq.)を加えた。24 時間後、減圧乾燥したモレキュラーシーブ4Aを加え、さらに 24 時間攪拌した。
<Experiment method>
Under a stream of Ar, put a solution of 2-amino-1- (2-nitro-phenyl) -ethanol (4; 2.1 g, 11.3 mmol, 1.0 eq.) In dichloromethane (120 ml) in a 500 ml three-necked flask and stir. While adding triethylamine (2.0 ml, 14.1 mmol, 1.3 eq.), BOP (6.3 g, 14.1 mmol, 1.3 eq.) And 3-maleimidopropionic acid (3.1 g, 17.0 mmol, 1.5 eq.). After 24 hours, molecular sieve 4A dried under reduced pressure was added, and the mixture was further stirred for 24 hours.

得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー (溶離液; クロロホルム/メタノー= 40/1, v/v)で分離精製し、3-(ジオキソ-2,5-ジヒドロ-ピロール-1- イル)-N-[2-ヒドロキシ-2-(2-ニトロ-フェニル)-エチル]-プロピオンアミド (7 ; 1.7 g, 収率45.2 %)を黄色のシロップ状物質として得た。   The obtained crude product was separated and purified by silica gel chromatography (eluent: chloroform / methanol = 40/1, v / v), and 3- (dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -N -[2-Hydroxy-2- (2-nitro-phenyl) -ethyl] -propionamide (7; 1.7 g, 45.2% yield) was obtained as a yellow syrup.

1H-NMR (300 MHz, CDCl3, TMS, r. t.)δ: 2.60 (2 H, J = 6.9 Hz, t, -NHCOCH2CH2-), 3.63 (2 H, J = 4.4 Hz, d, -CH(OH)CH2NHCO), 3.86 (2 H, J = 6.9Hz, t, -NHCOCH2CH2-), 4.72 (1 H, m, -CH(OH)CH2NHCO-), 6.73 (2 H, s, NCOCH=CHCO-), 7.45 (1 H, J = 7.8 Hz, t, ArH), 7.68 (1 H, J = 7.4 Hz, t, ArH), 7.91 (1 H, J = 7.8 Hz, d, ArH), 7.97 (1 H, J = 8.3 Hz, d, ArH)

TLC; Rf = 0.3 (クロロホルム / Ethyl acetate = 1 / 1 , v / v)

MS (ESI-TOF)
[M + Na]+ = 356.1
1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , TMS, rt) δ: 2.60 (2 H, J = 6.9 Hz, t, -NHCOCH 2 CH 2- ), 3.63 (2 H, J = 4.4 Hz, d,- CH (OH) CH 2 NHCO), 3.86 (2 H, J = 6.9Hz, t, -NHCOCH 2 CH 2- ), 4.72 (1 H, m, -CH (OH) CH 2 NHCO-), 6.73 (2 H, s, NCOCH = CHCO-), 7.45 (1 H, J = 7.8 Hz, t, ArH), 7.68 (1 H, J = 7.4 Hz, t, ArH), 7.91 (1 H, J = 7.8 Hz, d, ArH), 7.97 (1 H, J = 8.3 Hz, d, ArH)

TLC; R f = 0.3 (Chloroform / Ethyl acetate = 1/1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M + Na] + = 356.1

6. 4-ブロモ -ブチリックアシッド2-[3-(2,5-ジオキソ-2,5-ジヒドロ-ピロール-1-イル)-プロピオニルアミノ]-1-(2-ニトロ-フェニル)-エチルエステルの合成 6). Synthesis of 4-bromo-butyric acid 2- [3- (2,5-dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -propionylamino] -1- (2-nitro-phenyl) -ethyl ester

Figure 2005140755
Figure 2005140755

<実験方法>
Ar気流下で、50 ml二口フラスコに3-(ジオキソ-2,5-ジヒドロ-ピロール-1-イル)-N-[2- ヒドロキシ-2-(2-ニトロ-フェニル)-エチル]-プロピオンアミド (7 ; 238 mg, 713μmol, 1.0 eq.)のジクロロメタン (10 ml)溶液を入れ、氷浴で攪拌しながらトリエチルアミン (200 μL, 1.4 mmol, 2.0 eq.)、4-ジメチルアミノピリジン (28.0 mg, 214μmol, 0.3 eq.)を加え、4-ブロモブチリルクロリド (85μL, 713μmol, 1.0 eq.)を滴下し、3 時間攪拌した。
<Experiment method>
3- (Dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -N- [2-hydroxy-2- (2-nitro-phenyl) -ethyl] -propione in a 50 ml two-necked flask under Ar flow A solution of amide (7; 238 mg, 713 μmol, 1.0 eq.) In dichloromethane (10 ml) was added and stirred in an ice bath, triethylamine (200 μL, 1.4 mmol, 2.0 eq.), 4-dimethylaminopyridine (28.0 mg). , 214 μmol, 0.3 eq.), 4-bromobutyryl chloride (85 μL, 713 μmol, 1.0 eq.) Was added dropwise, and the mixture was stirred for 3 hours.

得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー (溶離液; クロロホルム/メタノール=40/1, v/v)で分離精製し、4-ブロモ-ブチリックアシッド 2-[3-(2,5-ジオキソ-2, 5-ジヒドロ-ピロール-1-イル)-プロピオニルアミノ]-1-(2-ニトロ-フェニル)-エチルエステル (12 ; 40 mg, 収率11.6 %)を黄色のシロップ状物質として得た。   The obtained crude product was separated and purified by silica gel chromatography (eluent; chloroform / methanol = 40/1, v / v), and 4-bromo-butyric acid 2- [3- (2,5-dioxo- 2,5-Dihydro-pyrrol-1-yl) -propionylamino] -1- (2-nitro-phenyl) -ethyl ester (12; 40 mg, 11.6% yield) was obtained as a yellow syrup.

1H-NMR (300 MHz, CDCl3, TMS, r. t.)δ: 2.16 (2 H, J = 6.2 Hz, t, -COCH2CH2CH2-), 2.48-2.63 (2 H, m, -NHCOCH2-), 2.48-2.63 (2 H, m, -OCOCH2-), 3.41-3.48 (2 H, m, -OCOCH2CH2-), 3.70-3.90 (2 H, m , -NHCOCH2CH2-), 3.70-3.90 (2 H, m , -CONHCH2-), 6.33-6.37 (1 H, m, -CH(OH)CH2NHCO-), 6.71 (2 H, s, NCOCH=CHCO-), 7.48-7.52 (1 H, m, ArH), 7.65-7.67 (2 H, m, ArH), 8.01 (1 H, J = 8.1 Hz, d, ArH)

TLC; Rf = 0.3 (クロロホルム / メタノール = 30 / 1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M + Na]+ = 504.1, 506.1
1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , TMS, rt) δ: 2.16 (2 H, J = 6.2 Hz, t, -COCH 2 CH 2 CH 2- ), 2.48-2.63 (2 H, m, -NHCOCH 2- ), 2.48-2.63 (2 H, m, -OCOCH 2- ), 3.41-3.48 (2 H, m, -OCOCH 2 CH 2- ), 3.70-3.90 (2 H, m, -NHCOCH 2 CH 2 -), 3.70-3.90 (2 H, m, -CONHCH 2- ), 6.33-6.37 (1 H, m, -CH (OH) CH 2 NHCO-), 6.71 (2 H, s, NCOCH = CHCO-) , 7.48-7.52 (1 H, m, ArH), 7.65-7.67 (2 H, m, ArH), 8.01 (1 H, J = 8.1 Hz, d, ArH)

TLC; R f = 0.3 (chloroform / methanol = 30/1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M + Na] + = 504.1, 506.1

7. 4-ブロモ -ブチリックアシッド2-[3-(2,5-ジオキソ -2,5-ジヒドロ -ピロール -1-イル)-プロピオニルアミノ]-1-(2-ニトロ-フェニル)-エチルエステルの合成 7). Synthesis of 4-bromo-butyric acid 2- [3- (2,5-dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -propionylamino] -1- (2-nitro-phenyl) -ethyl ester

Figure 2005140755
Figure 2005140755

<実験方法>
Ar気流下で、50 ml二口フラスコに3-(ジオキソ-2,5-ジヒドロ-ピロール-1-イル)-N-[2- ヒドロキシ-2-(2-ニトロ-フェニル)-エチル]-プロピオンアミド (7 ; 1.0 g, 3.0mmol, 1.0 eq.)のジクロロメタン (15 ml)溶液を入れ、氷浴で攪拌しながら、DCC (930mg, 4.5mmol, 1.5 eq),4-ブロモブチリルアシッド (0.75 g, 4.5 mmol, 1.5 eq.)を加えた。 24 時間攪拌後、4-ジメチルアミノピリジン (73 mg, 0.6 mmol, 0.2 eq.)を加え、さらに24 時間攪拌した。
<Experiment method>
3- (Dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -N- [2-hydroxy-2- (2-nitro-phenyl) -ethyl] -propione in a 50 ml two-necked flask under Ar flow Add a solution of amide (7; 1.0 g, 3.0 mmol, 1.0 eq.) In dichloromethane (15 ml) and stir in an ice bath while adding DCC (930 mg, 4.5 mmol, 1.5 eq), 4-bromobutyryl acid (0.75 g, 4.5 mmol, 1.5 eq.) was added. After stirring for 24 hours, 4-dimethylaminopyridine (73 mg, 0.6 mmol, 0.2 eq.) Was added, and the mixture was further stirred for 24 hours.

得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー (溶離液; クロロホルム/メタノール=40/1, v/v)で分離精製し、4-ブロモ-ブチリックアシッド 2-[3-(2,5-ジオキソ-2, 5-ジヒドロ-ピロール-1-yl)-プロピルアミノ]-1-(2-ニトロ-フェニル)-エチルエステル (12 ; 683 mg, 収率47.1 %)を黄色のシロップ状物質として得た。   The obtained crude product was separated and purified by silica gel chromatography (eluent; chloroform / methanol = 40/1, v / v), and 4-bromo-butyric acid 2- [3- (2,5-dioxo- 2,5-Dihydro-pyrrol-1-yl) -propylamino] -1- (2-nitro-phenyl) -ethyl ester (12; 683 mg, 47.1% yield) was obtained as a yellow syrup.

1H-NMR (300 MHz, CDCl3, TMS, r. t.)δ: 2.16 (2 H, J = 6.2 Hz, t, -COCH2CH2CH2-), 2.48-2.63 (2 H, m, -NHCOCH2-), 2.48-2.63 (2 H, m, -OCOCH2-), 3.41-3.48 (2 H, m, -OCOCH2CH2-), 3.70-3.90 (2 H, m , -NHCOCH2CH2-), 3.70-3.90 (2 H, m , -CONHCH2-), 6.33-6.37 (1 H, m, -CH(OH)CH2NHCO-), 6.71 (2 H, s, NCOCH=CHCO-), 7.48-7.52 (1 H, m, ArH), 7.65-7.67 (2 H, m, ArH), 8.01 (1 H, J = 8.1 Hz, d, ArH)

TLC; Rf = 0.3 (クロロホルム / メタノール = 30 / 1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M + Na]+ = 504.1, 506.1
1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , TMS, rt) δ: 2.16 (2 H, J = 6.2 Hz, t, -COCH 2 CH 2 CH 2- ), 2.48-2.63 (2 H, m, -NHCOCH 2- ), 2.48-2.63 (2 H, m, -OCOCH 2- ), 3.41-3.48 (2 H, m, -OCOCH 2 CH 2- ), 3.70-3.90 (2 H, m, -NHCOCH 2 CH 2 -), 3.70-3.90 (2 H, m, -CONHCH 2- ), 6.33-6.37 (1 H, m, -CH (OH) CH 2 NHCO-), 6.71 (2 H, s, NCOCH = CHCO-) , 7.48-7.52 (1 H, m, ArH), 7.65-7.67 (2 H, m, ArH), 8.01 (1 H, J = 8.1 Hz, d, ArH)

TLC; R f = 0.3 (chloroform / methanol = 30/1, v / v)

MS (ESI-TOF)
[M + Na] + = 504.1, 506.1

8. {3-[2-[3-(2,5-ジオキソ -2,5-ジヒドロ -ピロール -1-イル)-プロピオニルアミノ]-1-(2-ニトロ-フェニル)-エトキシカルボニル]-プロピル}-ジエチル -メチル -アンモニウム; ブロミドの合成 8). {3- [2- [3- (2,5-Dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -propionylamino] -1- (2-nitro-phenyl) -ethoxycarbonyl] -propyl}- Diethyl-methyl-ammonium; synthesis of bromide

Figure 2005140755
Figure 2005140755

<実験方法>
Ar気流下で、30ml二口フラスコに4-ブロモ-ブチリックアシッド 2-[3-(2,5-ジオキソ -2,5-ジヒドロ-ピロール-1-イル)-プロピオニルアミノ]-1-(2-ニトロ-フェニル)-エチルエステルのトルエン溶液を入れ、ジエチルメチルアミンを大過剰加え、50℃で12 時間攪拌した。減圧留去により、粗生成物の{3-[2-[3-(2,5-ジオキソ -2,5-ジヒドロ -ピロール -1-イル)-プロピオニル-アミノ]-1-(2-ニトロ -フェニル)-エトキシカルボニル]-プロピル}-ジエチル-メチル-アンモニウム;ブロミドを黄色固体として得た。
<Experiment method>
Under a stream of Ar, 4-bromo-butyric acid 2- [3- (2,5-dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -propionylamino] -1- (2 A toluene solution of -nitro-phenyl) -ethyl ester was added, diethylmethylamine was added in large excess, and the mixture was stirred at 50 ° C for 12 hours. The crude product {3- [2- [3- (2,5-dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -propionyl-amino] -1- (2-nitro- Phenyl) -ethoxycarbonyl] -propyl} -diethyl-methyl-ammonium; bromide was obtained as a yellow solid.

MS (ESI-TOF)
[M]+ = 489.3
MS (ESI-TOF)
[M] + = 489.3

9. {3-[2-[3-(2,5-ジオキソ -2,5-ジヒドロ -ピロール -1-イル)-プロピオニルアミノ]-1-(2-ニトロ-フェニル)-エトキシカルボニル]-プロピル}-トリエチル-アンモニウム;ブロミドの合成 9. {3- [2- [3- (2,5-Dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -propionylamino] -1- (2-nitro-phenyl) -ethoxycarbonyl] -propyl}- Triethyl-ammonium; synthesis of bromide

Figure 2005140755
Figure 2005140755

<実験方法>
30 mlナス型フラスコに4-ブロモ-ブチリックアシッド 2-[3-(2,5-ジオキソ -2,5-ジヒドロ-ピロール-1-yl)-プロピオニルアミノ]-1-(2-ニトロ-フェニル)-エチルエステル (8 ; 150 mg, 0.31 mmol, 1.0 eq.)のトルエン (2.0 ml)溶液を入れ、トリエチルアミン (430μL, 3.1 mmol, 10 eq.)を滴下し,50 ℃のオイルバスで12 時間撹拌した。
<Experiment method>
4-Bromo-butyric acid 2- [3- (2,5-dioxo-2,5-dihydro-pyrrol-1-yl) -propionylamino] -1- (2-nitro-phenyl) in a 30 ml eggplant type flask ) -Ethyl ester (8; 150 mg, 0.31 mmol, 1.0 eq.) In toluene (2.0 ml) was added, triethylamine (430 μL, 3.1 mmol, 10 eq.) Was added dropwise, and oil bath at 50 ° C. for 12 hours. Stir.

トルエンとトリエチルアミンを減圧留去後、逆相液体クロマトグラフィー(展開溶媒; メタノール)により精製し、{3-[2-[3-(2,5-ジオキソ -2,5-ジヒドロ -ピロール -1-イル)-プロピオニル - アミノ]-1-(2-ニトロ -フェニル)-エトキシカルボニル]-プロピル}-トリエチル-アンモニウム; ブロミド (10 ; 60.0 mg, 収率38.2 %)を白色固体として得た。   Toluene and triethylamine were distilled off under reduced pressure and purified by reverse-phase liquid chromatography (developing solvent; methanol), and {3- [2- [3- (2,5-dioxo-2,5-dihydro-pyrrole-1- Yl) -propionyl-amino] -1- (2-nitro-phenyl) -ethoxycarbonyl] -propyl} -triethyl-ammonium; bromide (10; 60.0 mg, 38.2% yield) was obtained as a white solid.

MS (ESI-TOF)
[M]+ = 503.3
MS (ESI-TOF)
[M] + = 503.3

上記した反応式に示される9の化合物及び10の化合物を以下KMP-174, KMP-188と呼ぶ。KMP-174及びKMP-188の光開裂実験を行なった。各化合物の濃度5, 15又は25μMの水溶液150μLに、水銀キセノンランプ(浜松ホトニクス社製L8868、波長365nm, 強度を50%に設定)からの紫外線を1分間照射し、上記方法により質量分析を行なった。結果を図1及び図2に示す。予測した分子量に対応するピークが得られ、光開裂が起きていることが確認された。   The 9 compounds and 10 compounds shown in the above reaction formulas are hereinafter referred to as KMP-174 and KMP-188. KMP-174 and KMP-188 were subjected to photocleavage experiments. Irradiate UV light from a mercury xenon lamp (L8868 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd., wavelength 365 nm, intensity set to 50%) to 150 μL of an aqueous solution with a concentration of 5, 15 or 25 μM for each compound, and perform mass spectrometry using the above method. It was. The results are shown in FIGS. A peak corresponding to the predicted molecular weight was obtained, confirming that photocleavage occurred.

参考例1
目的物質との結合性の確認
本発明のプローブであるKMPシリーズはタンパク質を構成する分子に含まれるシステインと特異的に結合するマレイミド部位を有する。そこでD-システインを用い、実際の結合能を観察した.D-システインは塩酸塩の状態であったので,マレイミドがチオールと特異的に反応することのできるpH5 〜8 (実験ではpH7 )にするためにNaHCO3水溶液でpHを調製した。
Reference example 1
Confirmation of binding property to target substance KMP series, which is a probe of the present invention, has a maleimide site that specifically binds to cysteine contained in a molecule constituting a protein. Therefore, we observed the actual binding ability using D-cysteine. Since D-cysteine was in the form of hydrochloride, the pH was adjusted with aqueous NaHCO 3 solution to make pH 5-8 (male pH 7 in the experiment) where maleimide can specifically react with thiol.

実験は,KMP - 174'(KMP-174の末端のジエチルメチルアミノメチル基がないもの)とD-システインの濃度がそれぞれ500 ,50 ,5 ,0.5 μMのときに,5 ,10 ,15 ,30 ,60 分において反応の進行具合を質量分析にて確認した。   The experiments were performed at 5, 10, 15, 30 when the concentrations of KMP-174 '(without the terminal diethylmethylaminomethyl group of KMP-174) and D-cysteine were 500, 50, 5, and 0.5 μM, respectively. In 60 minutes, the progress of the reaction was confirmed by mass spectrometry.

< 実験条件 >
溶媒:水
pH :6〜7
反応温度:室温
<Experimental conditions>
Solvent: water
pH: 6-7
Reaction temperature: room temperature

濃度が500、50μMにおいては、室温で5 分撹拌すればMSにおいて原料KMP - 174'のピークが消え、反応生成物KMP 174'-システインのピークが検出され、十分に反応が進行することが確認された(図3)。濃度が5 μMにおいても、15 分撹拌すれば反応が十分に進行することが確認された。一方、0.5 μMにおいては、60 分が経過してもMSにおいて反応生成物KMP 174'-システインのピーク (分子量531.48 )も検出されたものの、原料KMP - 174'のピークも検出され、室温での反応の進行は不十分であることを確認することができた。   At concentrations of 500 and 50 μM, stirring for 5 minutes at room temperature eliminates the peak of raw material KMP-174 'in MS and the reaction product KMP 174'-cysteine peak is detected, confirming that the reaction proceeds sufficiently (FIG. 3). Even at a concentration of 5 μM, it was confirmed that the reaction proceeded sufficiently when stirred for 15 minutes. On the other hand, at 0.5 μM, the reaction product KMP 174'-cysteine peak (molecular weight 531.48) was detected in MS even after 60 minutes had passed, but the peak of the raw material KMP-174 'was also detected, and at room temperature. It was confirmed that the progress of the reaction was insufficient.

以上のことより、マレイミドとチオールとの反応は、数十μM以上の濃度で15 分程度撹拌を続けることによって、反応が十分進行することが分かった。 From the above, it was found that the reaction between maleimide and thiol proceeds sufficiently by stirring for about 15 minutes at a concentration of several tens of μM or more.

濃度測定
10mMのKMP-188を10mMから3倍ずつ9段階に希釈を行い、それぞれ内部標準物質としてベンジルトリエチルアンモニウムブロミドを10μMずつ加え、上記と同様に光開裂後に質量分析計で解析を行い、KMP-188由来のピーク面積と内部標準物質のピーク面積との比を基準とし、標準曲線の作成を行なった。縦軸に内部標準とのピーク面積比を、横軸にKMP-188の濃度を示したところ、相関係数0.99を超え濃度測定に定量的に用いられることが示された(図4)。
Concentration measurement 10 mM KMP-188 was diluted 3 times from 10 mM in 9 stages, and benzyltriethylammonium bromide was added 10 μM each as an internal standard substance. After photocleavage, analysis was performed with a mass spectrometer as described above. A standard curve was created based on the ratio of the peak area derived from -188 and the peak area of the internal standard. When the vertical axis shows the peak area ratio with the internal standard and the horizontal axis shows the concentration of KMP-188, it was shown that the correlation coefficient exceeded 0.99 and was used quantitatively for concentration measurement (FIG. 4). .

混合物を用いた試料測定
KMP-174及びKMP-188を混合した場合の定量性を確認するため、これらを一定量ずつ混合し、内部標準物質としてベンジルトリエチルアンモニウムブロミドを10μMずつ加え、上記と同様に光開裂後に質量分析計で解析を行った。それぞれの分子由来のピーク面積と内部標準物質のピーク面積との比を基準とし、標準曲線を作製した。以下の図5及び図6はそれぞれKMP-174の濃度を変化させた場合と、KMP-188の濃度を変化させた場合を示す。いずれにおいても混合物であっても定量性は失われないことを示す。
Sample measurement using a mixture
In order to confirm the quantitativeness when KMP-174 and KMP-188 were mixed, they were mixed in a certain amount, and 10 μM of benzyltriethylammonium bromide was added as an internal standard substance, and the mass spectrometer was subjected to photocleavage in the same manner as above. The analysis was performed. A standard curve was prepared based on the ratio between the peak area of each molecule and the peak area of the internal standard. FIGS. 5 and 6 below show the case where the concentration of KMP-174 is changed and the case where the concentration of KMP-188 is changed. In any case, even if it is a mixture, the quantitative property is not lost.

本発明の実施例で作製した本発明のプローブであるKMP-174を光開裂させた後に行なった質量分析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the mass spectrometry performed after carrying out photocleavage of KMP-174 which is the probe of this invention produced in the Example of this invention. 本発明の実施例で作製した本発明のプローブであるKMP-188を光開裂させた後に行なった質量分析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the mass spectrometry performed after carrying out photocleavage of KMP-188 which is the probe of this invention produced in the Example of this invention. 本発明の実施例で作製した本発明のプローブであるKMP-174の末端のジエチルメチルアミノメチル基がないものとシステインとの反応生成物の質量分析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the mass spectrometry of the reaction product of the thing which does not have the diethylmethylaminomethyl group of the terminal of KMP-174 which is the probe of this invention produced in the Example of this invention, and cysteine. 本発明の実施例で作製した本発明のプローブであるKMP-188を系列希釈し、光開裂後に質量分析して作成した標準曲線を示す図である。It is a figure which shows the standard curve created by carrying out serial dilution of KMP-188 which is the probe of this invention produced in the Example of this invention, and carrying out mass spectrometry after photocleavage. 本発明の実施例で作製した本発明のプローブであるKMP-174及びKMP-188の混合物を系列希釈し、光開裂後に質量分析して作成したKMP-174の標準曲線を示す図である。It is a figure which shows the standard curve of KMP-174 produced by carrying out serial dilution of the mixture of KMP-174 and KMP-188 which is the probe of this invention produced in the Example of this invention, and carrying out mass spectrometry after photocleavage. 本発明の実施例で作製した本発明のプローブであるKMP-174及びKMP-188の混合物を系列希釈し、光開裂後に質量分析して作成したKMP-188の標準曲線を示す図である。It is a figure which shows the standard curve of KMP-188 prepared by serially diluting a mixture of KMP-174 and KMP-188, which are probes of the present invention prepared in the examples of the present invention, and performing mass spectrometry after photocleavage.

Claims (13)

下記一般式[I]
R1-X-A-R2
(ただし、R1は溶媒中でイオンとなる構造から成るマスプローブ部、Xは光照射により開裂する構造から成る光開裂部、Aは、存在してもしなくてもよく、存在する場合には任意の構造から成るスペーサー部、R2は他の物質と結合し得る構造から成る結合部を示す)
で表される構造を有する質量分析用プローブ。
The following general formula [I]
R 1 -XAR 2
(However, R 1 is a mass probe part consisting of a structure that becomes an ion in a solvent, X is a photocleavage part consisting of a structure that is cleaved by light irradiation, and A may or may not exist. Spacer part composed of any structure, R 2 represents a joint part composed of a structure capable of binding to other substances)
A probe for mass spectrometry having a structure represented by:
前記光開裂部が下記一般式 [II]、 [III]又は[IV]で表される2価の構造を有する請求項1記載のプローブ。
Figure 2005140755
Figure 2005140755
Figure 2005140755
(ただし、一般式 [II]ないし [IV]において、R3及びR4は互いに独立に、水素、低級アルコキシル基又はカルボキシ低級アルキル基を示す)。
The probe according to claim 1, wherein the photocleavable part has a divalent structure represented by the following general formula [II], [III] or [IV].
Figure 2005140755
Figure 2005140755
Figure 2005140755
(However, in the general formulas [II] to [IV], R 3 and R 4 each independently represent hydrogen, a lower alkoxyl group or a carboxy lower alkyl group).
前記一般式[II]において、R3及びR4が水素であり、前記一般式[III]において、R3及びR4が、(1)共に水素又は (2)ニトロ基を2位として4,5-ジメトキシ、前記一般式[IV]において、R3及びR4が、(1) ニトロ基を2位として4,5-ジメトキシ又は(2)水素及びニトロ基を2位としてカルボキシメチル基である請求項2記載のプローブ。 In the general formula [II], R 3 and R 4 are hydrogen, and in the general formula [III], R 3 and R 4 are both (1) hydrogen or (2) a nitro group in the 2-position, 5-dimethoxy, in the above general formula [IV], R 3 and R 4 are (1) 4,5-dimethoxy with the nitro group in the 2-position or (2) a carboxymethyl group with the hydrogen and nitro groups in the 2-position The probe according to claim 2. 前記光開裂部が前記一般式[II](ただし、R3及びR4は水素である)で表される請求項3記載のプローブ。 The probe according to claim 3, wherein the photocleavable part is represented by the general formula [II] (wherein R 3 and R 4 are hydrogen). 前記マスプローブ部が、下記一般式[V]、[VI]又は[VII]で表される構造を、光開裂部と結合する側と反対側の端部に有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のプローブ。
Figure 2005140755
Figure 2005140755
Figure 2005140755
(ただし、一般式[V]ないし[VII]において、R5、R6及びR7は、それぞれ独立に、水素又は任意の基を示す)。
The mass probe section according to any one of claims 1 to 4, wherein the mass probe section has a structure represented by the following general formula [V], [VI] or [VII] at an end opposite to a side coupled to the photocleavage section. The probe according to item 1.
Figure 2005140755
Figure 2005140755
Figure 2005140755
(However, in the general formulas [V] to [VII], R 5 , R 6 and R 7 each independently represents hydrogen or an arbitrary group).
前記マスプローブ部が、前記一般式[V]で表される構造を、光開裂部と結合する側と反対側の端部に有する請求項5記載のプローブ。   The probe according to claim 5, wherein the mass probe portion has a structure represented by the general formula [V] at an end portion on a side opposite to a side coupled to the photocleavage portion. 一般式[V]ないし[VII]において、R5、R6及びR7は、それぞれ独立に、水素又は炭素数1〜6のアルキル基である請求項6記載のプローブ。 In the general formulas [V] to [VII], R 5 , R 6 and R 7 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. 前記一般式[I]中のR2
Figure 2005140755
Figure 2005140755
Figure 2005140755
Figure 2005140755
SCN-、ClO2S-、BrH2C-、ClOC-、CH3CH(NH2)=CH-、-CH2ONH2-HCl、-NH2、-NHNH2又は-CH2Iである請求項1ないし7のいずれか1項に記載のプローブ。
R 2 in the general formula [I] is
Figure 2005140755
Figure 2005140755
Figure 2005140755
Figure 2005140755
SCN-, ClO 2 S-, BrH 2 C-, ClOC-, CH 3 CH (NH 2 ) = CH-, -CH 2 ONH 2 -HCl, -NH 2 , -NHNH 2 or -CH 2 I Item 8. The probe according to any one of Items 1 to 7.
前記一般式[I]中のR2
Figure 2005140755
である請求項8記載のプローブ。
R 2 in the general formula [I] is
Figure 2005140755
The probe according to claim 8.
下記一般式[VIII]
Figure 2005140755
(ただし、n及びmは、互いに1〜6の整数、R5、R6及びR7は、それぞれ独立に、水素又は任意の基を示す)
で表される構造を有する請求項1記載のプローブ。
The following general formula [VIII]
Figure 2005140755
(Where n and m are each an integer of 1 to 6, R 5 , R 6 and R 7 are each independently hydrogen or an arbitrary group)
The probe of Claim 1 which has a structure represented by these.
前記一般式[VIII]中のR5、R6及びR7が、水素又は炭素数1〜6のアルキル基である請求項10記載のプローブ。 The probe according to claim 10, wherein R 5 , R 6 and R 7 in the general formula [VIII] are hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. 請求項1ないし11のいずれか1項に記載のプローブを、プローブの前記結合部を介して直接的又は間接的に目的物質と結合させ、プローブと目的物質との結合物を分離し、該結合物に光を照射して前記光開裂部を開裂させ、開裂により遊離した前記マスプローブ部を含む分子を質量分析により測定することを含む質量分析方法。   The probe according to any one of claims 1 to 11 is directly or indirectly bound to a target substance via the binding portion of the probe, and a binding substance between the probe and the target substance is separated, and the binding is performed. A mass spectrometric method comprising irradiating an object with light to cleave the photocleavage part and measuring a molecule containing the mass probe part liberated by cleaving by mass spectrometry. 請求項1ないし12のいずれか1項に記載のプローブであって、各プローブの前記マスプローブ部の質量が異なる少なくとも2種類のプローブを、各プローブの前記結合部を介して直接的又は間接的に各目的物質と結合させ、各プローブと各目的物質との結合物を分離し、該結合物に光を照射して前記光開裂部を開裂させ、開裂により遊離した前記各プローブの前記マスプローブ部を含む分子を質量分析により測定することを含む、複数の目的物質の測定方法。

The probe according to any one of claims 1 to 12, wherein at least two types of probes having different masses of the mass probe portion of each probe are directly or indirectly connected via the coupling portion of each probe. The mass probe of each of the probes released by cleavage is bonded to each target substance, the bonded product of each probe and each target substance is separated, and the combined product is irradiated with light to cleave the photocleavage part. A method for measuring a plurality of target substances, comprising measuring a molecule containing a moiety by mass spectrometry.

JP2003380422A 2003-11-10 2003-11-10 Probe for mass spectrometry and mass spectrometry method using the same Pending JP2005140755A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003380422A JP2005140755A (en) 2003-11-10 2003-11-10 Probe for mass spectrometry and mass spectrometry method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003380422A JP2005140755A (en) 2003-11-10 2003-11-10 Probe for mass spectrometry and mass spectrometry method using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005140755A true JP2005140755A (en) 2005-06-02

Family

ID=34690153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003380422A Pending JP2005140755A (en) 2003-11-10 2003-11-10 Probe for mass spectrometry and mass spectrometry method using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005140755A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007309689A (en) * 2006-05-16 2007-11-29 Hitachi High-Technologies Corp Identification technique for protein binding region
JP2008064739A (en) * 2006-06-20 2008-03-21 Nagasaki Univ Ionization labeling agent for mass analysis, and mass spectrometry using it

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000007582A (en) * 1998-06-22 2000-01-11 Bunshi Bio Photonics Kenkyusho:Kk Method for administering reagent to cell nucleus
JP2001508307A (en) * 1997-01-15 2001-06-26 ブラックス グループ リミテッド Mass label binding hybridization probe
JP2001524808A (en) * 1996-12-10 2001-12-04 ジーントレイス・システムズ・インコーポレイテッド Releasable non-volatile mass labeling molecules
WO2002004936A1 (en) * 2000-07-11 2002-01-17 Japan Science And Technology Corporation Probe for mass spectrometry of liquid sample
JP2002520580A (en) * 1998-07-13 2002-07-09 ブラックス グループ リミテッド Aryl sulfone linkers for mass spectrometry
WO2003025576A2 (en) * 2001-09-14 2003-03-27 Xzillion Gmbh & Co. Kg Mass labels
WO2003056342A2 (en) * 2001-12-28 2003-07-10 Peter James Method for determining molecule-molecule interaction in proteomics

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001524808A (en) * 1996-12-10 2001-12-04 ジーントレイス・システムズ・インコーポレイテッド Releasable non-volatile mass labeling molecules
JP2001508307A (en) * 1997-01-15 2001-06-26 ブラックス グループ リミテッド Mass label binding hybridization probe
JP2000007582A (en) * 1998-06-22 2000-01-11 Bunshi Bio Photonics Kenkyusho:Kk Method for administering reagent to cell nucleus
JP2002520580A (en) * 1998-07-13 2002-07-09 ブラックス グループ リミテッド Aryl sulfone linkers for mass spectrometry
WO2002004936A1 (en) * 2000-07-11 2002-01-17 Japan Science And Technology Corporation Probe for mass spectrometry of liquid sample
WO2003025576A2 (en) * 2001-09-14 2003-03-27 Xzillion Gmbh & Co. Kg Mass labels
WO2003056342A2 (en) * 2001-12-28 2003-07-10 Peter James Method for determining molecule-molecule interaction in proteomics

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007309689A (en) * 2006-05-16 2007-11-29 Hitachi High-Technologies Corp Identification technique for protein binding region
JP2008064739A (en) * 2006-06-20 2008-03-21 Nagasaki Univ Ionization labeling agent for mass analysis, and mass spectrometry using it

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4212353B2 (en) Probe for mass spectrometry of liquid samples
EP1907860B1 (en) Mass labels
JP6278210B2 (en) Analytical method and analytical reagent for amino-functional compounds
JP5054694B2 (en) Mass label
US6582916B1 (en) Metal ion-binding mass markers for nucleic acids
US7179655B2 (en) Protein profiling platform
Bai et al. Design and synthesis of a photocleavable biotinylated nucleotide for DNA analysis by mass spectrometry
EP2467350B1 (en) Mass labels
CA2480836A1 (en) Method for characterising analytes
Giese Detection of DNA adducts by electron capture mass spectrometry
US20040031122A1 (en) Wiping device
JP2005140755A (en) Probe for mass spectrometry and mass spectrometry method using the same
de Rond et al. Versatile synthesis of probes for high-throughput enzyme activity screening
US8003395B2 (en) Non-signal imidazole reagents for mass spectrometry analysis of phosphomonoesters
CN113620847B (en) Naphthalenesulfonyl compounds, preparation method and application thereof
CN105111234B (en) Synthesis method of florfenicol phosphate
WO2003079014A1 (en) Tethered activity-based probes and uses thereof
JP2006317464A (en) Probe for mass analysis of liquid sample
JP2010138111A (en) Phospholipid derivative having thiol group and use thereof
JP2005061854A (en) Mass spectrometry probe for cytosine, its derivative, guanine or its derivative
JP2003522331A (en) Method for optimizing ligand affinity for RNA targets using mass spectrometry

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060814

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090519

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100201

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100615