JP2012224646A - 生体適合性n,n−二置換スルホンアミド含有蛍光色素標識 - Google Patents

生体適合性n,n−二置換スルホンアミド含有蛍光色素標識 Download PDF

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Abstract

【課題】生体適合性N,N−二置換スルホンアミド含有蛍光色素標識の提供。
【解決手段】本発明は、新規の蛍光性化学物質、特に、生体適合性N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素を含む蛍光分子に関する。本発明は又、このような分子の対応する反応型にも関する。本発明は又、ペプチド、タンパク質、種々の生体分子、炭素環式及び複素環式化合物、糖等の部分を有する対応する共役体、並びにそれらの使用にも関する。1実施形態において、本発明は、本発明の化合物に化学結合する1個以上の生体分子を含む、生体適合性蛍光分子を対象とする。
【選択図】なし

Description

(関連出願)
本出願は、米国仮特許出願第60/713,632号(2005年9月2日出願)に対する優先権を主張する。
上記米国出願の教示全体は、本明細書中で参考として援用される。
(発明の背景)
光学イメージングは、画像の作成に透過光の光線を使用する革新的な臨床イメージング様式である。赤色及び近赤外(NIR)範囲(600〜1200nm)のを使用することで、組織透過性を最大限にし、ヘモグロビン及び水等の天然の生物学的吸収物質からの吸収を最小限にすることができる(非特許文献1;非特許文献2)。
光学イメージング法は、非侵襲性であるだけでなく、その他のイメージング法よりも優れた幾つかの利点がある;即ち、一般的には高感度であり、被験対象又は実験担当者を電離放射線に曝露する必要がなく、複数の区別可能プローブを同時に使用することができ(分子イメージングで重要)、時間的及び空間的に高解像度である(それぞれ機能イメージング及びin vivo顕微鏡検査で重要)を与える。
蛍光イメージングでは、フィルタリングした光又は所定の帯域幅を有するレーザーを、励起光源として使用する。励起光は体組織を通過する。励起光がレポーター分子(即ち、造影剤又はイメージングプローブ)と遭遇すると、励起光が吸光される。その後、レポーター分子が、励起光と検出可能に異なる特性を有する光を放射する。その結果得られた放射光線を画像の構築に使用することができる。
大部分の光学イメージング法は、レポーター分子としての有機及び無機の蛍光分子の使用に依存している。
蛍光染料は一般的に知られており、蛍光標識に、並びに蛍光顕微鏡検査、蛍光免疫学的検定試験及びフローサイトメトリー等の操作法による種々の生物学的及び非生物学的物質の検出に使用されている。蛍光染料を使用してこのような物質を標識する一般的な方法には、染料分子上の好適な基と標識する物質上の適合する基との結合によって蛍光錯体を形成する方法がある。この方法では、細胞、組織、アミノ酸、タンパク質、抗体、薬剤、ホルモン、ヌクレオチド、核酸、脂質及び多糖等の物質が化学的に標識され、検出又は定量される場合もあれば、標的物質に特異的に結合できる蛍光プローブとして使用され、蛍光検出法により検出される場合もある。高輝度の蛍光染料は、結合した物質を高感度で検出又は特定することができる。
特定のカルボシアニン又はポリメチン蛍光色素は、種々の生物学的用途における標識試薬としての有用性が明らかにされている(例えば、何れも参考として本明細書で援用される、特許文献1(Waggoner;1997年);米国特許第5,808,044号(Brush, et al.;1998年);米国特許第5,877,310号(Reddington, et al.;1999年);米国特許第6,002,003号(Shen, et al.;1999年);米国特許第6,004,536号(Leung, et al.;1999年);米国特許第6,008,373号(Waggoner, et al.;1999年);米国特許第6,043,025号(Minden, et al.;2000年);米国特許第6,127,134号(Minden, et
al.;2000年);米国特許第6,130,094号(Waggoner, et
al.;2000年);米国特許第6,133,445号、Waggoner, et
al.;2000年);並びに国際特許第WO 97/40104号、第WO 99/51702号、第WO 01/21624号;並びに欧州特許第EP 1 065 250 A1号;米国特許第6448008号(Caputo, et al.);並びにTetrahedron Letters 41, 9185−88 (2000))。
ポリメチン染料に関する包括的な考察については、L.G.S. Brooker, “The Theory of the Photographic Process”
Mees Ed., Macmillan, New York, (1942), p.987 and (1966), p.198;Frances M. Hamer, “The Chemistry of Heterocyclic Compounds”, Vol 18, “The Cyanine Dyes and Related Compounds”, Weissberger, Ed, Wiley Interscience, New York, (1964);G.E. Ficken, “The Chemistry of Synthetic Dyes”, Vol
4, K. Venkataraman Ed., Academic Press,
New York, (1971), p.211;A.I. Kiprianov,
Usp. Khim., 29, 1336, (1960), 35, 361 (1966), 40, 594 (1971);D.W. Heseltine, “The Theory of the Photographic Process”, 4th edition, James Ed., Macmillan, New York, (1977), chapter 8, “Sensitising and
Desensitising Dyes”; S. Daehne, Phot. Sci. Eng., 12, 219 (1979);D.J. Fry, “Rodd’s Chemistry of Carbon Compounds”, “Cyanine Dyes and Related Compounds”, Vol. IVb, chapter 15, p.369 Elsevier, Amsterdam, (1977);Supplement to Vol. IVb, 2nd Edition (1985), p.267;H. Zollinger, “Color Chemistry”, VCH, Weinheim (1987), chapters3 and 14;D.M. Sturmer, “The Chemistry of Heterocyclic Compounds”, “Special Topics in Heterocyclic Chemistry”, chapter VIII, “Synthesis and Properties of Cyanine and Related Dyes”, Weissberger Ed., Wiley, New York, (1977);“The Kirk−Othmer Encyclopaedia of Chemical Technology” Vol 7, p.782, “Cyanine Dyes”, Wiley, New−York, (1993)に記載されている。長年、ポリメチン染料は、写真、特に赤色及び近赤外範囲のスペクトルの増感剤として極めて有用とされている。しかし、より近年になって、侵襲的技術分野(例えば、レーザー及び電気光学的用途、光記録媒体、医療、生物製剤並びに診断)におけるこれらの染料の新たな使用が急増している。これらのポリメチン染料の新しい用途では、必要となる純度の水準が高くなり、合成方法及び精製手順の再現性が極めて重要となる。
標識として有用であるには、蛍光色素は官能基を含有する好適な側鎖を有する必要がある。生体分子(BM)等の別の分子との共役又は結合のために官能基を含有する側鎖を構造内に導入する方法及び部位は、標識試薬としての蛍光色素の使用に関する本発明の革新的な手順である。ポリメチン標識試薬の設計法は、官能基化した側鎖を、以下の構造式(1)の蛍光色素のポリメチンリンカー(PML)により分離した、複素環式部分(Z又はZ)の1つに結合させる方法である:
Figure 2012224646
ポリメチン標識試薬の別の設計法は、官能基化した側鎖を、以下の構造式(1a)の蛍光色素のポリメチンリンカー(PML)により分離した、複素環式部分(例えばZ)に結合させる方法である:
Figure 2012224646
(例えば、非特許文献3;R.B. Mujumdar, L.A. Ernst, S.R. Mujumdar, and A.S. Waggoner, “Cyanine Dye Labelling Reagents Containing Isothiocyanate Groups”, Cytometry, 10, 11 (1989);L.A. Ernst, R.K. Gupta, R.B. Mujumdar, and A.S. Waggoner, “Cyanine Dye Labelling Reagents for sulphydryl Groups”, Cytometry, 10, 3, (1989);P.L. Southwick P.L., L.A. Ernst, E.W. Tauriello, S.R. Parker, R.B. Mujunmdar, S.R. Mujumdar, H.A. Clever, and A.S. Waggoner, “Cyanine Dye Labelling Reagents−Carboxymethylindocyanine Succinimidyl Esters”, Cytometry 11, 418 (1990);R.B. Mujumdar, L.A. Ernst, Swati R. Mujumdar, C.J. Lewis, and A.S. Waggoner, “Cyanine Dye Labelling Reagents: Sulfoindocyanine Succinimidyl Esters”, Bioconjugate Chemistry, 4, 105, (1993);A.J.G. Mank, E.J. Molenaar, H. Lingeman, C. Goojer, U.A. Th. Brinkman, and N.H.
Velthorst, “Visible Diode Laser Induced
Fluorescence Detection in Liquid Chromatography after Precolumn Derivatisation of Thiols”, Anal. Chem., 65, 2197, (1993);H. Yu., J. Chao, D. Patek, S.R. Mujumdar, and A.S. Waggoner, “Cyanine dye dUTP
analogs for enzymatic labelling of DNA Probes”, Nucl. Acids Res 22, 3226, (1994);A.J.G. Mank, H.T.C. van der Laan, H. Lingeman, Cees Goojer, U.A. Th. Brinkman,
and N.H. Velthorst, “Visible Diode Laser−Induced Fluorescence Detection in Liquid Chromatography after Precolumn Derivatisation of Amines”, Anal. Chem., 67, 1742, (1995);S.R. Mujumdar, R.B. Mujumdar,
C.M. Grant, and A.S. Waggoner, “Cyanine
Labelling Reagents: sulfobenzoindocyanine succinimidyl esters”, Bioconjugate Chemistry, 7, 356, (1996)。特許文献:P.L. Southwick, and A.S. Waggoner, “Intermediate for and Fluorescent Cyanine Dyes containing Carboxylic Acid Groups”,米国特許第4,981,977号(1991年1月1日);A.S. Waggoner, L.A. Ernst, and Mujumdar, R.B., “Method for Labelling and Detecting Materials Employing Arylsulfonate Cyanine Dyes”,米国特許第5,268,486号(1993年12月7日);A.S. Waggoner, “Cyanine Dyes
as Labelling Reagents for Detection of Biological and Other Materials by Luminescence Methods”,米国特許第5,627,027号(1996年5月6日);A.S. Waggoner, and R.B. Mujumdar, “Rigidised Trimethine Cyanine Dyes”,国際特許第WO99/311181号;G.−Y. Shen, T.S. Dobashi, “Cyanine Dye Activating Group with Improved
Coupling Selectivity”;G.M. Little, R. Raghavachari;N. Narayanan;H.L. Osterman, “Fluorescent Cyanine Dyes”,米国特許第6,027,709号(2000年2月22日)を参照)。
これらの標識試薬の調製に必要となる一般的な合成法は、以下の通りである。まず、4級化窒素複素環Zを調製した後、この複素環式塩基をPhNH−(CH=CH)−CH=NHPh.HCl又はRO−(CH=CH)−CH(OR)(式中、Phはフェニル環であり、Rはメチル又はエチル基である)等の求電子試薬であるポリメチンリンカー(PML)と反応させて、Z−(CH=CH)−CH=NHPh又はZ−(CH=CH)−CH=NAcPh(式中、Acはアセチル遊離基である)又はZ−(CH=CH)−OR等のヘミシアニンを得る。次いで、これらの中間体を異なる4級化窒素複素環Zと反応させる。このように官能基化した側鎖は、第1又は第2の4級化窒素複素環の何れかに結合する。最終的には、非対称性ポリメチン標識試薬Z−PML−Zが得られる。ヘミシアニン中間体の例については、非特許文献4および非特許文献5に記載されている。
米国特許第5,627,027号明細書
Wyatt, Phil. Trans. R. Soc. London B 352:701−706, 1997 Tromberg, et al., Phil. Trans. R. Soc. London B 352:661−667, 1997 J.S. Lindsey, P.A. Brown, and D.A. Siesel, "Visible Light Harvesting in Covalently−Linked Porphyrin−Cyanine Dyes", Tetrahedron, 45, 4845, (1989) F.M. Hamer, "Some Unsymmetrical Pentamethincyanine Dyes and their Tetramethin Intermediates", J. Chem. Soc., 32 (1949) R.B. Mujumdar, L.A. Ernst, Swati R. Mujumdar, C.J. Lewis, and A.S. Waggoner, "Cyanine Dye Labelling Reagents: Sulfoindocyanine Succinimidyl Esters", Bioconjugate Chemistry, 4, 105, (1993)
従って、効率的且つ容易に産生することができ、並びに生体分子との共役体を調製するのに好適であるポリメチン蛍光色素が望まれている。
(発明の要旨)
本発明者等は、記載の通り、ポリメチン蛍光色素の合成に成功した。
一実施形態において、本発明は、以下の構造式(2)により表わされる化合物であって:
Figure 2012224646
式中:
及びXが、C(CH)(CH)、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びKが、H、C−C20脂肪族基、並びに−OR*、N(R*)又は−SR*で置換されるC−C20脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK及びKが一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びYが、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R11及びR12が、独立してH、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、スルホン酸塩;SONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;イミニウムイオン、S−アリール、S−アルキルであるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC−Cアルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR13が、−H、(CHCH(この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR及びR13が独立して、(CHSO 又は(CHSOH(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R及びRが、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
は、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C−Cアルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)、又はSR*で置換されるか;或いは
及びRが一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR、Q及びCHRが一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*)又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルであるが、
但し、該化合物が、
Figure 2012224646
Figure 2012224646
ではないことを条件とする、
化合物;或いはその塩を対象とする。
別の実施形態において、本発明は、構造式(2)により表わされる化合物であって、
式中:
及びXが、C(CH)(CH)、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びKが、H、C−C20脂肪族基、並びに−OR*、N(R*)又は−SR*で置換されるC−C20脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK及びKが一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の1部であり;
及びYが、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R11及びR12が、独立してH、F、Br、Cl、C−Cアルキル、C−Cアルコキシ、アリールオキシ、窒素含有複素環式環、窒素含有複素芳香族環、スルホン酸塩、イミニウムイオンであるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC−Cアルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR13が、(CHCH(この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR及びR13が独立して、(CHSO 又は(CHSOH(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R及びRが、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C−Cアルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)、又はSR*で置換されるか;或いは
及びRが一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR、Q及びCHRが一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*)若しくはSR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩を対象とする。
別の実施形態において、本発明は、構造式(2)により表される化合物であって、
式中:
及びXが、C(CH)(CH)、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びKが、H、C−C20脂肪族基、並びに−OR*、N(R*)又は−SR*で置換されるC−C20脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK及びKが一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びYが、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R11及びR12が、独立してH、ハロゲン、C−Cアルキル、C−Cアルコキシ、アリールオキシ、窒素含有複素環式環、窒素含有複素芳香族環、スルホン酸塩、イミニウムイオン;SONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基であるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC−Cアルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR13が、(CHCH(この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR及びR13が独立して、(CHSO 又は(CHSOH(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R及びRが、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C−Cアルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)、又はSR*で置換されるか;或いは
及びRが一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR、Q及びCHRが一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*)又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩を対象とする。
別の実施形態において、本発明は、構造式(2)により表される化合物であって、
式中:
及びXが、C(CH)(CH)、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びKが、H、C−C20脂肪族基、並びに−OR*、N(R*)又は−SR*で置換されるC−C20脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK及びKが一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びYが、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R11及びR12が、独立してSONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;アルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲン、S−アリール、又はS−アルキルであり;
及びR13がHであり;
、R及びRが、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C−Cアルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式若しくは非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)、又はSR*で置換されるか;或いは
及びRが一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR、Q及びCHRが一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*)又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩を対象とする。
別の実施形態において、本発明は、本発明の化合物に化学結合する1個以上の生体分子を含む、生体適合性蛍光分子を対象とする。
別の実施形態において、本発明は、本発明の化合物に化学結合する生体分子を含む生体適合性蛍光分子であって、該化合物が約400nm〜約900nmの吸光及び発光最大値を有する、生体適合性蛍光分子を対象とする。
別の実施形態において、本発明は、本発明の化合物に化学結合する生体分子を含む生体適合性蛍光分子であって、該化合物が標的相互作用後に活性化される、生体適合性蛍光分子に関する。
別の実施形態において、本発明は、本発明の化合物に化学結合する生体分子を含む生体適合性蛍光分子であって、該化合物が標的に対して高い結合親和性を有する、生体適合性蛍光分子を対象とする。
別の実施形態において、本発明は、in vivo光学イメージング法であって、
(a)本発明の1個以上の化合物又は生体適合性蛍光分子を対象に投与すること;
(b)該化合物又は生体適合性蛍光分子が該対象内に分散するか、又は生体標的と接触若しくは相互作用する時間を設けること;
(c)該化合物又は生体適合性蛍光分子により吸光可能な波長の光を該対象に照射すること;並びに
(d)該化合物又は生体適合性蛍光分子により発光される該光学シグナルを検出すること
を含む、方法を対象とする。
別の実施形態において、本発明は、本発明の化合物に化学結合する生体分子を含む生体適合性蛍光分子であって、該生体分子が標識細胞である、生体適合性蛍光分子を対象とする。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
以下の構造式により表される化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、C(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してH、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、スルホン酸塩;SO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;イミニウムイオン、S−アリール、S−アルキルであるか、或いは何れか2つの隣接するR 12 及びR 11 置換基又はR 及びR 11 置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC −C アルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR 13 が、−H、(CH CH (この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR 及びR 13 が独立して、(CH SO 又は(CH SO H(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はC1−20アルキルであるが、
但し、該化合物が、
Figure 2012224646

ではないことを条件とする、
化合物;或いはその塩。
(項目2)
及びR 13 が−Hであり;
前記基−((C(R 11 )=C(R 12 )) n1 −C(R )=が、
Figure 2012224646

(式中、R は、H、ハロゲン原子、S−アリール、S−アルキル、アルキル、アリール、アルコキシ、アリールオキシ;及びSO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0又は1であり、mが0〜12である基からなる群から選択される)
からなる群から選択される構造式により表される、項目1に記載の化合物。
(項目3)
Zが、−NH 、−OH及び−SHからなる群から選択される求核官能基である、項目1に記載の化合物。
(項目4)
Zが、−COCl、−(CO)O(CO)R、−CONHNH 、置換及び非置換N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、ニトロ−又はフルオロ−フェノールエステル、−NCS、−CHO、−COCH I、ホスホラミダイト及びマレイミド基からなる群から選択されるN、O、S求核基と反応することができる官能基である、項目1に記載の化合物。
(項目5)
前記求核基が、−COCl、−(CO)O(CO)R、−CONHNH 、置換及び非置換N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、−NCS、−CHO、−COCH I、ホスホラミダイト及びマレイミド基からなる群から選択される、項目4に記載の化合物。
(項目6)
前記基R 、R 、R 、R 又はR 13 の少なくとも2つが、スルホン酸又はスルホン酸塩基を含有する、項目1に記載の化合物。
(項目7)
、R 及びR が、それぞれ独立して構造式−SO NR −Q−CHR −[(CH −W−(CH −(O) −(CH Zの基である、項目1に記載の化合物。
(項目8)
、R 及びR の1つが、−SO NR −Q−CHR −[(CH −W−(CH −(O) −(CH Zである、項目1に記載の化合物。
(項目9)
及びX が共に−C(CH である、項目1に記載の化合物。
(項目10)
前記基−((C(R 11 )=C(R 12 )) n1 −C(R )=が、
Figure 2012224646

(式中、R は、H又はCl、Br又はFからなる群から選択される)
からなる群から選択される構造式により表される、項目1に記載の化合物。
(項目11)
以下の構造式(3)〜(5)の何れか1つを有する、項目1に記載の化合物:
Figure 2012224646

(式中:
及びR 13 が、(CH CH 、(CH SO 及び(CH SO H(式中、xは0〜6から選択される整数であり、nは2〜6から選択される整数である)からなる群から独立して選択され;
は、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から選択される)。
(項目12)
以下の構造式により表される化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、C(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してH、F、Br、Cl、C −C アルキル、C −C アルコキシ、アリールオキシ、窒素含有複素環式環、窒素含有複素芳香族環、スルホン酸塩、イミニウムイオンであるか、或いは何れか2つの隣接するR 12 及びR 11 置換基又はR 及びR 11 置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC −C アルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR 13 が、(CH CH (この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR 及びR 13 が独立して、(CH SO 又は(CH SO H(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩。
(項目13)
Zが、−NH 、−OH及び−SHからなる群から選択される求核官能基である、項目12に記載の化合物。
(項目14)
Zが、−COCl、−(CO)O(CO)R、−CONHNH 、置換及び非置換N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、ニトロ−又はフルオロ−フェノールエステル、−NCS、−CHO、−COCH I、ホスホラミダイト及びマレイミド基からなる群から選択されるN、O、S求核基と反応することができる官能基である、項目12に記載の化合物。
(項目15)
前記求核基が、−COCl、−(CO)O(CO)R、−CONHNH 、置換及び非置換N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、−NCS、−CHO、−COCH I、ホスホラミダイト及びマレイミド基からなる群から選択される、項目14に記載の化合物。
(項目16)
前記基R 、R 、R 、R 又はR 13 の少なくとも2つが、スルホン酸又はスルホン酸塩基を含有する、項目12に記載の化合物。
(項目17)
、R 及びR が、それぞれ独立して構造式−SO NR −Q−CHR −[(CH −W−(CH −(O) −(CH Zの基である、項目12に記載の化合物。
(項目18)
、R 及びR の1つが、−SO NR −Q−CHR −[(CH −W−(CH −(O) −(CH Zである、項目12に記載の化合物。
(項目19)
及びX が共に−C(CH である、項目12に記載の化合物。
(項目20)
前記基−((C(R 11 )=C(R 12 )) n1 −C(R )=が、
Figure 2012224646

(式中、R は、H又はCl、Br又はFからなる群から選択される)
からなる群から選択される構造式により表される、項目12に記載の化合物。
(項目21)
以下の構造式(3)〜(5)の何れか1つを有する、項目12に記載の化合物:
Figure 2012224646

(式中:
及びR 13 は、(CH CH 、(CH SO 及び(CH SO H(式中、xは0〜6から選択される整数であり、nは2〜6から選択される整数である)からなる群から独立して選択され;
は、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から選択される)。
(項目22)
以下の構造式により表される化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、独立してC(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してH、ハロゲン、C −C アルキル、C −C アルコキシ、アリールオキシ、窒素含有複素環式環、窒素含有複素芳香族環、スルホン酸塩、イミニウムイオン;SO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基であるか、或いは何れか2つの隣接するR 12 及びR 11 置換基又はR 及びR 11 置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC −C アルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR 13 が、(CH CH (この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR 及びR 13 が独立して、(CH SO 又は(CH SO H(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩。
(項目23)
前記基−((C(R 11 )=C(R 12 )) n1 −C(R )=が、
Figure 2012224646

(式中、R は、H、ハロゲン原子;及びSO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基からなる群から選択される)
からなる群から選択される構造式により表される、項目22に記載の化合物。
(項目24)
以下の構造式により表される化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、C(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してSO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;アルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲン、S−アリール、又はS−アルキルであり;
及びR 13 がHであり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式若しくは非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである
化合物;或いはその塩。
(項目25)
、R 11 及びR 12 が、独立してS−アリール又はS−アルキルである、項目15に記載の化合物。
(項目26)
以下の構造式により表される化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、C(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してH、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、スルホン酸塩;SO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;イミニウムイオン、S−アリール、S−アルキルであるか、或いは何れか2つの隣接するR 12 及びR 11 置換基又はR 及びR 11 置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC −C アルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR 13 が、−H、(CH CH (この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR 及びR 13 が独立して、(CH SO 又は(CH SO H(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである
化合物;或いはその塩に化学結合する1個以上の生体分子を含む、生体適合性蛍光分子。
(項目27)
以下の構造式により表される化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、C(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してH、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、スルホン酸塩;SO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;イミニウムイオン、S−アリール、S−アルキルであるか、或いは何れか2つの隣接するR 12 及びR 11 置換基又はR 及びR 11 置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC −C アルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR 13 が、−H、(CH CH (この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR 及びR 13 が独立して、(CH SO 又は(CH SO H(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩に化学結合する生体分子を含む、生体適合性蛍光分子であって、
該化合物が約400nm〜約900nmの吸光及び発光最大値を有する、生体適合性蛍光分子。
(項目28)
前記化合物が約600〜約800nmの吸光及び発光最大値を有する、項目27に記載の生体適合性蛍光分子。
(項目29)
以下の構造式により表される化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、C(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してH、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、スルホン酸塩;SO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;イミニウムイオン、S−アリール、S−アルキルであるか、或いは何れか2つの隣接するR 12 及びR 11 置換基又はR 及びR 11 置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC −C アルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR 13 が、−H、(CH CH (この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR 及びR 13 が独立して、(CH SO 又は(CH SO H(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩に化学結合する生体分子を含む、生体適合性蛍光分子であって、
該化合物が標的相互作用後に活性化される、生体適合性蛍光分子。
(項目30)
以下の構造式により表される化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、C(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してH、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、スルホン酸塩;SO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;イミニウムイオン、S−アリール、S−アルキルであるか、或いは何れか2つの隣接するR 12 及びR 11 置換基又はR 及びR 11 置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC −C アルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR 13 が、−H、(CH CH (この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR 及びR 13 が独立して、(CH SO 又は(CH SO H(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩に化学結合する生体分子を含む、生体適合性蛍光分子であって、
該化合物が標的に対して高い結合親和性を有する、生体適合性蛍光分子。
(項目31)
in vivo光学イメージング法であって、
(a)以下の構造式により表される1個以上の化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、C(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してH、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、スルホン酸塩;SO NR −Q−CHR −(CH を含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;イミニウムイオン、S−アリール、S−アルキルであるか、或いは何れか2つの隣接するR 12 及びR 11 置換基又はR 及びR 11 置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC −C アルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR 13 が、−H、(CH CH (この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR 及びR 13 が独立して、(CH SO 又は(CH SO H(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
は、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩を対象に投与すること;
(b)該化合物が該対象内に分散するか、又は生体標的と接触若しくは相互作用する時間を設けること;
(c)該化合物により吸光可能な波長の光を該対象に照射すること;並びに
(d)該化合物により発光される該光学シグナルを検出すること
を含む、方法。
(項目32)
前記化合物により発光される前記シグナルを使用して画像を構築する、項目31に記載の方法。
(項目33)
手順(a)〜(d)が所定の間隔で繰り返され、それによって長時間にわたり前記対象における前記生体適合性蛍光分子の前記発光シグナルの評価が可能となる、項目31に記載の方法。
(項目34)
前記対象が動物又はヒトである、項目31に記載の方法。
(項目35)
手順(a)にて、シグナル特性が区別可能な2以上の化合物が対象に投与される、項目31に記載の方法。
(項目36)
前記照射及び検出手順が、内視鏡、カテーテル、断層撮影システム、手持ち式光学イメージングシステム、手術用ゴーグル又は術中顕微鏡を使用して行われる、項目31に記載の方法。
(項目37)
前記蛍光分子により発光されるシグナルの存在、非存在又はレベルが疾患状態を示す、項目31に記載の方法。
(項目38)
前記方法を使用して疾患を検出及び監視する、項目37に記載の方法。
(項目39)
前記疾患が、癌、心血管系疾患、神経変性疾患、免疫学的疾患、自己免疫疾患、呼吸器系疾患、代謝疾患、遺伝疾患、感染性疾患、骨疾患及び環境疾患からなる群から選択される、項目38に記載の方法。
(項目40)
手順(a)の前に、前記化合物を細胞と混合して該細胞を標識し、手順(a)にて、該得られた標識細胞が前記対象に投与される、項目39に記載の方法。
(項目41)
前記化合物により発光される前記シグナルが、細胞のトラフィッキング及び局在化の監視、又は細胞療法の評価に使用される、項目40に記載の方法。
(項目42)
以下の構造式により表される化合物であって:
Figure 2012224646

式中:
及びX が、C(CH )(CH )、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びK が、H、C −C 20 脂肪族基、並びに−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換されるC −C 20 脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK 及びK が一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びY が、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R 11 及びR 12 が、独立してH、F、Br、Cl、C −C アルキル、C −C アルコキシ、アリールオキシ、窒素含有複素環式環、窒素含有複素芳香族環、スルホン酸塩、イミニウムイオンであるか、或いは何れか2つの隣接するR 12 及びR 11 置換基又はR 及びR 11 置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC −C アルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR 13 が、(CH CH (この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR 及びR 13 が独立して、(CH SO 又は(CH SO H(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R 及びR が、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C −C アルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C −C 炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C −C 20 脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、R は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 、又はSR*で置換されるか;或いは
及びR が一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*) 又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR 、Q及びCHR が一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式又は非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*) 又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SO NR −Q−CHR −、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである、
化合物;或いはその塩に化学結合する生体分子を含む、生体適合性蛍光分子であって、
該生体分子が標識細胞である、生体適合性蛍光分子。
図1は、蛍光リアクタンスイメージング(FRI、Kodak 2000MM)装置を使用して得た、24時間後の雌NU/NUマウス(6〜8週齢)の腫瘍内における本発明の化合物の蛍光画像である。 図2は、蛍光リアクタンスイメージング装置のVisEn製の蛍光断層撮影システム(FMT)を使用して得た、24時間後の雌NU/NUマウス(6〜8週齢)の腫瘍内における本発明の化合物の蛍光画像である。 図3は、蛍光リアクタンスイメージング(FRI)装置(Kodak 2000MM)を使用して得た、24時間後に本発明の化合物を注入した5日齢のBALB/cxCF−1F1マウスの骨成長の蛍光画像である。
(発明の詳細な説明)
本発明の好ましい実施形態の説明を、以下に示す。
本発明は、約440〜約1100nm、約550〜約800nm、約500〜約900nm、又は約600〜約900nmで吸収及び/又は発光する高輝度の高蛍光性化合物(染料)、並びにそれらの共役体を対象とする。可視光及び紫外線スペクトル等のその他のスペクトルの励起及び発光波長を有する化合物(蛍光染料)も本発明に包含されることが理解されるであろう。
本発明の化合物の構造は一般的に、高い蛍光発光をもたらすN,N−二置換スルホンアミド側鎖誘導体に基づいている。更に、本発明の特定の実施形態において、本化合物は、標的分子上の相補基と化学結合するために使用される場合がある官能又は反応基を含有する。
「化学結合する」とは、組み合わさった凝集物が1つの単位として機能するのに十分強力な原子間の引力により結合されることを意味する。これには、化学的結合(例えば、共有結合)、非共有結合(例えば、イオン結合、金属結合及び架橋結合)、疎水性相互作用、水素結合、及びファンデルワールス相互作用が含まれるが、これらに限定されない。これには、架橋又はケージングも含まれる。
本明細書で使用される「化合物」という用語は、本発明の「ポリメチン蛍光染料」、「蛍光色素」、「蛍光染料」、「シアニン染料」、「カルボシアニン染料」及び「染料」を指す。これらの用語は、本発明の化合物を指すものとして交換可能に使用される。
一実施形態において、本発明の化合物は、以下の構造式(1)に記載のような、ポリメチンリンカー(PML)により共に結合される2つの複素環式環系であって:
Figure 2012224646
式中、Zが、インドリニウム環等の複素環式環系であり、Zが、インドリミウム環等の第2の複素環式環系であり、PMLが、ポリメチンリンカーである、複素環式環系を含む。Z及びZの環系は、場合により種々の置換基により更に置換されるか、或いは場合により更に置換される追加の環に縮合する。これらの置換基は、蛍光色素の光学的及び物理的特性を向上させるため、並びに生体分子に化学結合するための官能基側鎖を組み込むために導入される。
一態様において、本発明の化合物は、スルホ又はスルホアルキルにより1回以上更に置換される。「スルホ」とは、スルホン酸又はスルホン酸の塩(スルホン酸塩)を意味する。同様に「カルボキシル」とは、カルボン酸又はカルボン酸塩又はカルボン酸の塩を意味する。「リン酸塩」とはリン酸のエステルであり、リン酸塩の塩を包含する。「ホスホン酸塩」とは、ホスホン酸のエステルを意味し、ホスホン酸塩の塩を包含する。同様に「カルボニル」基については、ハロゲン化カルボニル(例えば、塩化カルボニル)及びカルボキサミドが含まれるが、これらに限定されない。本明細書において、特に記載がない限り、アルキル、アルコキシ、アリールアルキル、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、トリアルキルアンモニウム、又はペルフルオロアルキル等の置換基のアルキル部分は、場合により、飽和、不飽和、直鎖又は分枝鎖であり、全てのアルキル、アルコキシ、アルキルアミノ及びジアルキルアミノ置換基は、それら自体が場合によりカルボキシ、スルホ、アミノ又はヒドロキシで置換される。
一実施形態において、本発明は、以下の構造式(2)により表される化合物であって:
Figure 2012224646
式中、X、Xが、基C(CH)(CH)、O、S及びSeから独立して選択される、化合物;或いはその塩を対象とする。K及びKは、H、並びに直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和であり、場合により種々の形態のN、S、Oを含有するC−C20アルキルから独立して選択されるか;或いは独立して式中、K及びKは一緒になって、場合により更に置換される環式環の一部である。Y、Yは、ベンゾ縮合環若しくはナフタ縮合環又はピリド縮合環を形成するのに必要な非金属原子であり、nは1、2又は3である。R、R11及びR12は、独立してH、F、Br、Cl、C−Cアルキル、C−Cアルコキシ、アリールオキシ、窒素複素環、スルホン酸塩、イミニウムイオンであるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基が組み合わさると、場合によりC−Cアルキル、ハロゲン又はO若しくはS担持部分により1回以上置換される4員、5員若しくは6員の飽和若しくは不飽和炭化水素環を形成する。R及びR13は、H、(CHCH、(CHSO 及び(CHSOH(式中、R又はR13が(CHCHである場合に、nは0〜6から選択される整数であり、R又はR13が(CHSO 又は(CHSOHである場合に、nは2〜6から選択される整数である)からなる群から選択される。R、R及びRが、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択される。Rは、直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和のアリール、アルキルアリールであり、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有するC−C20アルキルから独立して選択される。Rは、H、並びに直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和のアリール、アルキルアリールであり、場合により種々の形態のN、S、Oを含有するC−C20アルキルから独立して選択され;R及びRは組み合わさると、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有する4員、5員、6員又は7員の飽和又は不飽和炭化水素環を形成する。Qは、不在、C−Cアルキル、C−Cシクロアルキルであり、この場合、該アルキル又は環式基は、N、O、Sから選択される0〜2個のヘテロ原子を含有する。環式基は、環系の一部としてNR及びCHRを組み込む場合がある。Qはカルボニル(CO)であり、Rは、H、並びに直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和のアリール、アルキルアリールであり、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有するC−C20アルキルから独立して選択される。
Wは不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−から選択される基である。又、hは0〜70であり;kは0又は1であり;dは0〜12であり;mは0〜12であり;pは0〜12である。Zは、N、O若しくはS求核官能基であるか、該官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、該官能基を含有する。このような構造式(2)の化合物は、in vivoイメージングを含めた種々の用途において生体適合性蛍光分子に化学結合する。
別の実施形態において、本発明は、以下の構造式(2)により表される化合物であって:
Figure 2012224646
式中、X、Xが、基C(CH)(CH)、O、S及びSeから独立して選択される、化合物;或いはその塩を対象とする。K及びKは、H、並びに直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和であり、場合により種々の形態のN、S、Oを含有するC−C20アルキルから独立して選択されるか;或いは独立して、K及びKは一緒になって、場合により更に置換される環式環の一部である。Y、Yは、ベンゾ縮合環若しくはナフタ縮合環又はピリド縮合環を形成するのに必要な非金属原子であり、nは1、2又は3である。R、R11及びR12は、独立してH、F、Br、Cl、C−Cアルキル、C−Cアルコキシ、アリールオキシ、窒素複素環、スルホン酸塩、イミニウムイオンであるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11又はR及びR12置換基が組み合わさると、場合によりC−Cアルキル、ハロゲン又はO若しくはS担持部分により1回以上置換される4員、5員若しくは6員の飽和若しくは不飽和炭化水素環を形成する。R及びR13は、(CHCH、(CHSO 及び(CHSOH(式中、R又はR13が(CHCHである場合に、nは0〜6から選択される整数であり、R又はR13が(CHSO 又は(CHSOHである場合に、nは2〜6から選択される整数である)からなる群から選択される。R、R及びRは、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択される。Rは、直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和のアリール、アルキルアリールであり、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有するC−C20アルキルから独立して選択され;Rは、H、並びに直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和のアリール、アルキルアリールであり、場合により種々の形態のN、S、Oを含有するC−C20アルキルから独立して選択され;R及びRは組み合わさると、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有する4員、5員、6員又は7員の飽和又は不飽和炭化水素環を形成する。Qは、不在、C−Cアルキル、C−Cシクロアルキルであり、この場合、該アルキル又は環式基は、N、O、Sから選択される0〜2個のヘテロ原子を含有する。環式基は、環系の一部としてNR及びCHRを組み込む場合がある。Qは、カルボニル(CO)であり、Rは、H、並びに直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和のアリール、アルキルアリールであり、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有するC−C20アルキルから独立して選択される。
Wは不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−から選択される基である。又、hは0〜70であり;kは0又は1であり;dは0〜12であり;mは0〜12であり;pは0〜12である。Zは、N、O若しくはS求核官能基であるか、該官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、該官能基を含有する。このような構造式(2)の化合物は、in vivoイメージングを含めた種々の用途において生体適合性蛍光分子に化学結合する。
一実施形態において、本発明は、以下の構造式によりZ−(PML)−Zを表す化合物であって:
Figure 2012224646
式中:
、Yが、ベンゾ縮合環若しくはナフタ縮合環又はピリド縮合環を形成するのに必要な非金属原子である、
化合物;或いはその塩を対象とする。
一実施形態において、Y、Yは、各環中に6個の原子を有する1個〜2個の縮合芳香族環を形成するのに必要な原子を表し、これらの原子は、CH、−C、−CR及び−NRから選択され、式中、Rは0又は1(各環窒素が4級化されるかされないように)であり、各Rは、独立してスルホ、トリフルオロメチル又はハロゲンを含有し、Rは、独立してC−Cアルキルを含有し、ひいては独立してH、アミノ又はスルホを含有する。
縮合環上の1つ以上の非水素置換基の組み込みは、得られた染料の吸光及び発光スペクトルの微調整に使用することができる。
構造式(1)及び(2)のZの基本構造の選択例を、以下に示す。これらの基本構造は、場合により更に置換される。
Figure 2012224646
構造式(2)の一実施形態において、X、Xは、C(CH)(CH)、O、S、Seから独立して選択され、式中、K及びKは、H、並びに直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和であり、場合により種々の形態のN、S、Oを含有するC−C20アルキルから独立して選択されるか;或いは独立して式中、K及びKは一緒になって、環式環の一部であるか、或いはXは−CR2021(式中、R20及びR21は、同じである場合もあれば異なる場合もあり、アルキル、シクロアルキル又はアリールアルキルであり、一緒になって環式系の一部であり、場合により更に置換される)から独立して選択される。
本発明の一態様において、構造式(2)により表される化合物の場合、R及びRは組み合わされると、5又は6員環を完成する。
構造式(2)により表される化合物の一実施形態において、R及びR13は、H、(CHCH、(CHSO 及び(CHSOH(式中、R又はR13が(CHCHである場合に、nは0〜6から選択される整数であり、R又はR13が(CHSO 又は(CHSOHである場合に、nは2〜6から選択される整数である)からなる群から選択される。本発明の一態様において、R又はR13は、アリールスルホン酸若しくはアミノ基又はフタルイミド基を含有する置換基である。
構造式(2)により表される化合物の一実施形態において、R及びR13は、(CHCH、(CHSO 及び(CHSOH(式中、R又はR13が(CHCHである場合に、nは0〜6から選択される整数であり、R又はR13が(CHSO 又は(CHSOHである場合に、nは2〜6から選択される整数である)からなる群から選択される。本発明の一態様において、R及びR13は、アリールスルホン酸若しくはアミノ基又はフタルイミド基を含有する置換基である。
構造式(2)により表される化合物の置換基R、R及びRは、H、ハロゲン、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミノ、アミド、アルキル若しくはアリールスルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシ、アリールオキシ、硫酸塩、シアノ、ニトロ、アジド、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、トリアルキルアンモニウム、リン酸塩、リン酸塩エステル、ホスホン酸塩、スルホン酸及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択される。
一実施形態において、本発明の化合物は、1回以上スルホン化される。本発明の化合物は、スルホ(即ち、例えばスルホン酸部分、スルホン酸塩部分又はスルホンアミド)により置換される場合、一般的には、R若しくはR若しくはR又はこれら全てにおいてスルホン化されるか、或いはR若しくはR13それぞれ又はこれらの両方(即ち、例えば、(CHSO 又は(CHSOH)において独立してスルホアルキル化されるか、或いはスルホン化及びスルホアルキル化が共に行われる。
本明細書で使用される、スルホン酸及び(CHSOH又はスルホン酸塩基及び(CHSO という用語は、交換可能に使用することができる。しかしながら、特定の実施形態において、スルホン酸部分、スルホン酸塩部分又はスルホンアミドという用語は、スルホン酸部分、スルホン酸塩部分又はスルホンアミド部分により分子の残りに結合する置換基、即ち−SO2NR’R”を指す。
一実施形態において、本発明は、以下の構造式(2)により表される化合物又はその塩を対象とする:
Figure 2012224646
及びXは、C(CH)(CH)、O、S及びSeからなる群から独立して独立して選択される。一実施形態において、X及びXは、独立してC(CH)(CH)である。
及びKは、H、C−C20脂肪族基、並びに−OR*、N(R*)又は−SR*で置換されるC−C20脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK及びKが一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部である。一実施形態において、K及びKは、独立してH又はC−C20アルキル基である。一実施形態において、K及びKは、独立してH又はC−C10アルキル基である。一実施形態において、K及びKは、独立してH又はC−C40アルキル基である。
及びYは、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環である。
は1、2又は3である。
、R11及びR12は、独立してH、ハロゲン、アルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アリール、スルホン酸塩;SONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;イミニウムイオン、S−アリール、S−アルキルであるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成する。一実施形態において、炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC−Cアルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換される。一実施形態において、R、R11及びR12は、独立してH、アルキル、アリール、スルホン酸塩;SONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;イミニウムイオン、S−アリール、S−アルキルであるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC−Cアルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換される。一実施形態において、R、R11及びR12は、独立してH、C1−20アルキル、スルホン酸塩;SONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基であるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の炭素環式環、非芳香族炭素環式環或いは炭素環式アリール環を形成する。
及びR13は、−H、(CHCH(この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR及びR13は独立して、(CHSO 又は(CHSOH(この時、nは2〜6から選択される整数である)である。
、R及びRは、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択される。一実施形態において、R、R及びRは、H、スルホンアミド、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択される。特定の実施形態において、R、R及びRは、独立してスルホン酸又はその塩である。
Qが、不在、カルボニル基、置換若しくは非置換C−Cアルキル基である場合に、Rは、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有する。一実施形態において、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される。別の実施形態において、Qは、場合により−OR*、N(R*)又は−SR*で置換される。一実施形態において、Qが、不在、カルボニル基、C−Cアルキル基、又はC−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式若しくは非芳香族複素環式環である場合に、Rは、C−C20アルキル基、アリール、アルキルアリールからなる群から選択される。一実施形態において、Qが、不在、カルボニル基、C−Cアルキル基、又はC−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式若しくは非芳香族複素環式環である場合に、RはC−C10アルキル基である。
或いは、Qがカルボニルである場合に、RはHである。
は、H、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)、又はSR*で置換される。一実施形態において、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される。一実施形態において、Rは、H、C−C20アルキル基、アリール、アルキルアリールからなる群から選択される。一実施形態において、Rは、H又はC−C10アルキル基からなる群から選択されるか;
或いは、R及びRが一緒になって、4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成する。一実施形態において、炭素環式、複素環式、非芳香族炭素環式又はアリール環は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される。一実施形態において、R及びRは組み合わされると、4員、5員、6員又は7員の炭素環式、複素環式、非芳香族炭素環式又はアリール環を形成する。
或いは、NR、Q及びCHRが一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有する。一実施形態において、炭素環式、複素環式、非芳香族炭素環式又はアリール環は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される。一実施形態において、R及びRは組み合わさると、4員、5員、6員又は7員の炭素環式、複素環式、非芳香族炭素環式又はアリール環を形成する。
Wは不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基である。一実施形態において、Wは不在である。
hは0〜70であり;kは0又は1であり;dは0〜12であり;mは0〜12であり;pは0〜12である。一実施形態において、hは0〜10であり;kは0又は1であり;dは0〜6であり;mは0〜6であり;pは0〜6である。
Zは、N、O若しくはS求核官能基であるか、該官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、該官能基を含有し;
R*は、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである。一実施形態において、R*は、それぞれ独立して−H又はCl−10アルキルである。
一実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、
及びR13は−Hであり;基−((C(R11)=C(R12))n1−C(R)=は、以下からなる群から選択される構造式により表される:
Figure 2012224646
(式中、Rは、H、ハロゲン原子、S−アリール、S−アルキル、アルキル、アリール、アルコキシ、アリールオキシ;及びSONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基からなる群から選択され;該変数の残りは上述の通りである)。
特定の実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、Zは、−NH、−OH及び−SHからなる群から選択される求核官能基であり;該変数の残りは上述の通りである。
特定の別の実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、Zは、−COCl、−(CO)O(CO)R、−CONHNH、置換若しくは非置換N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、ニトロ−又はフルオロ−フェノールエステル、−NCS、−CHO、−COCHI、ホスホラミダイト及びマレイミド基からなる群から選択されるN、O、S求核基と反応することができる官能基であり、該変数の残りは上述の通りである。一実施形態において、求核基は、−COCl、−(CO)O(CO)R、−CONHNH、置換及び非置換N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、−NCS、−CHO、−COCHI、ホスホラミダイト及びマレイミド基からなる群から選択される。
別の実施形態において、本発明は、以下の構造式(2)により表される化合物又はその塩を対象とする:
Figure 2012224646
及びXは、C(CH)(CH)、O、S及びSeからなる群から独立して選択される。一実施形態において、X及びXは、独立してC(CH)(CH)である。
及びKは、H、C−C20脂肪族基、並びに−OR*、N(R*)又は−SR*で置換されるC−C20脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK及びKは一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部である。一実施形態において、K及びKは、独立してH又はC−C20アルキル基である。一実施形態において、K及びKは、独立してH又はC−C10アルキル基である。一実施形態において、K及びKは、独立してH又はC−C40アルキル基である。
及びYは、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
は1、2又は3であり;
、R11及びR12は、独立してH、F、Br、Cl、C−Cアルキル、C−Cアルコキシ、アリールオキシ、窒素含有複素環式環、窒素含有複素芳香族環、スルホン酸塩、イミニウムイオンであるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基は組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成する。一実施形態において、炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC−Cアルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換される。一実施形態において、R、R11及びR12は、独立してH、C−Cアルキル、窒素含有複素環式環、窒素含有複素芳香族環であるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基は組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC−Cアルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換される。一実施形態において、R、R11及びR12は、独立してH、C−Cアルキル、窒素含有複素環式環であるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基は組み合わさると、4員、5員若しくは6員の炭素環式環、非芳香族炭素環式環或いは炭素環式アリール環を形成する。
及びR13は、(CHCH(この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR及びR13は独立して、(CHSO 又は(CHSOH(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R及びRは、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択される。一実施形態において、R、R及びRは、H、スルホンアミド、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択される。特定の実施形態において、R、R及びRは、独立してスルホン酸又はその塩である。
Qが、不在、カルボニル基、置換若しくは非置換C−Cアルキル基である場合に、Rは、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有する。一実施形態において、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される。別の実施形態において、Qは、場合により−OR*、N(R*)又は−SR*で置換される。一実施形態において、Qは、不在、カルボニル基、C−Cアルキル基、又はC−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式若しくは非芳香族複素環式環である場合に、Rは、C−C20アルキル基、アリール、アルキルアリールからなる群から選択される。一実施形態において、Qが、不在、カルボニル基、C−Cアルキル基、又はC−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式若しくは非芳香族複素環式環である場合に、RはC−C10アルキル基である。
或いは、Qがカルボニルである場合に、RはHである。
は、H、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)、又はSR*で置換される。一実施形態において、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される。一実施形態において、Rは、H、C−C20アルキル基、アリール、アルキルアリールからなる群から選択される。一実施形態において、Rは、H又はC−C10アルキル基からなる群から選択されるか;
或いは、R及びRが一緒になって、4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成する。一実施形態において、炭素環式、複素環式又は非芳香族炭素環式或いはアリール環は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される。一実施形態において、R及びRは組み合わさると、4員、5員、6員又は7員の炭素環式、複素環式、非芳香族炭素環式又はアリール環を形成する。
或いは、NR、Q及びCHRは一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は、1個又は2個のヘテロ原子を含有する。一実施形態において、炭素環式、複素環式、非芳香族炭素環式又はアリール環は、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される。一実施形態において、R及びRは組み合わさると、4員、5員、6員又は7員の炭素環式、複素環式、非芳香族炭素環式又はアリール環を形成する。
Wは不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基である。一実施形態において、Wは不在である。
hは0〜70であり;kは0又は1であり;dは0〜12であり;mは0〜12であり;pは0〜12である。一実施形態において、hは0〜10であり;kは0又は1であり;dは0〜6であり;mは0〜6であり;pは0〜6である。
Zは、N、O若しくはS求核官能基であるか、該官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、該官能基を含有し;
R*は、それぞれ独立して−H又はC1−20アルキルである。一実施形態において、R*は、それぞれ独立して−H又はC1−10アルキルである。
特定の実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、Zは、−NH、−OH及び−SHからなる群から選択される求核官能基であり;該変数の残りは上述の通りである。
特定の別の実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、Zは、−COCl、−(CO)O(CO)R、−CONHNH、置換若しくは非置換N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、ニトロ−又はフルオロ−フェノールエステル、−NCS、−CHO、−COCHI、ホスホラミダイト及びマレイミド基からなる群から選択されるN、O、S求核基と反応することができる官能基であり;該変数の残りは上述の通りである。一実施形態において、求核基は、−COCl、−(CO)O(CO)R、−CONHNH、置換若しくは非置換N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、−NCS、−CHO、−COCHI、ホスホラミダイト及びマレイミド基からなる群から選択される。
本発明の一実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、前述の36の段落に記載の通り、基R、R、R、R又はR13の少なくとも2つは、スルホン酸又はスルホン酸塩基を含有する。
本発明の一実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、前述の37の段落に記載の通り、R、R及びRは、それぞれ独立して構造式−SONR−Q−CHR−[(CH−W−(CH−(O)−(CHZの基である。
本発明の一実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、前述の38の段落に記載の通り、R、R及びRの1つは、−SONR−Q−CHR−[(CH−W−(CH−(O)−(CHZである。
本発明の一実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、前述の39の段落に記載の通り、X及びXは共に−C(CHである。
本発明の一実施形態において、構造式(2)により表される化合物の場合、前述の40の段落に記載の通り、基−((C(R11)=C(R12))n1−C(R)=は、以下からなる群から選択される構造式により表される:
Figure 2012224646
(式中、Rは、H又はCl、Br又はFからなる群から選択される)。
特定の実施形態において、本発明の化合物は、以下の構造式(3)〜(5)の何れか1つにより表される:
Figure 2012224646
(式中:
及びR13は、独立して(CHCH、(CHSO 及び(CHSOH(式中、xは0〜6から選択される整数であり、nは2〜6から選択される整数である)からなる群から選択される)。
は、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から選択される。
一実施形態において、本発明は、以下の構造式(2)により表される化合物であって:
Figure 2012224646
式中:
及びXが、C(CH)(CH)、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びKが、H、C−C20脂肪族基、並びに−OR*、N(R*)又は−SR*で置換されるC−C20脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK及びKが一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びYが、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R11及びR12が、独立してH、ハロゲン、C−Cアルキル、C−Cアルコキシ、アリールオキシ、窒素含有複素環式環、窒素含有複素芳香族環、スルホン酸塩、イミニウムイオン;SONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基であるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基が組み合わさると、4員、5員若しくは6員の置換若しくは非置換炭素環式環、置換若しくは非置換非芳香族炭素環式環、又は置換若しくは非置換炭素環式アリール環を形成し、この場合、該炭素環式環は、それぞれ独立して場合によりC−Cアルキル、ハロゲン、又はOR*若しくはSR*により1回以上置換され;
及びR13が、(CHCH(この時、xは0〜6から選択される整数である)であるか;或いはR及びR13が独立して、(CHSO 又は(CHSOH(この時、nは2〜6から選択される整数である)であり;
、R及びRが、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C−Cアルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C−C炭素環式又は複素環式環により置き換えられ、この場合、該環は、環系の一部としてNR及びCHRを組み込む場合があり、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有し、この場合、Qは場合により−OR*、N(R*)又は−SR*で置換されるか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)、又はSR*で置換されるか;或いは
及びRが組み合わさると、4員、5員、6員又は7員の炭素環式、複素環式、非芳香族炭素環式環、又は場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換されるアリールを形成し;
Wが不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである
化合物;或いはその塩を対象とする。
特定の実施形態において、基−((C(R11)=C(R12))n1−C(R)=は、以下からなる群から選択される構造式により表される:
Figure 2012224646
(式中、Rは、H、ハロゲン原子;及びSONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基からなる群から選択され;該変数の残りは、直前に記載の通りである)。
一実施形態において、本発明は、以下の構造式(2)により表される化合物であって:
Figure 2012224646
式中:
及びXが、C(CH)(CH)、O、S及びSeからなる群から独立して選択され;
及びKが、H、C−C20脂肪族基、並びに−OR*、N(R*)又は−SR*で置換されるC−C20脂肪族基からなる群から独立して選択されるか;或いはK及びKが一緒になって、置換若しくは非置換炭素環式又は複素環式環の一部であり;
及びYが、それぞれ独立してベンゾ縮合環、ナフタ縮合環又はピリド縮合環であり;
が1、2又は3であり;
、R11及びR12が、独立してSONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基;アルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲン、S−アリール又はS−アルキルであり;
及びR13がHであり;
、R及びRが、H、カルボン酸塩、カルボン酸、カルボン酸エステル、アミン、アミド、スルホンアミド、ヒドロキシル、アルコキシル、スルホン酸部分及びスルホン酸塩部分からなる群から独立して選択され;
が、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)若しくはSR*(Qが不在である場合)、カルボニル基、置換若しくは非置換C−Cアルキル基で置換され、この場合、該アルキル基の該メチレン基の0〜2個は、NH、O若しくはS、又は置換若しくは非置換C−C炭素環式、非芳香族炭素環式、複素環式又は非芳香族複素環式環により置換され、この場合、該複素環式環は1個〜2個のヘテロ原子を含有するか;或いは
がH(Qがカルボニルである場合)であり;
が、H、置換若しくは非置換C−C20脂肪族基、置換若しくは非置換アリール、置換若しくは非置換アルキルアリールからなる群から選択され、この場合、Rは、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)、又はSR*で置換されるか;或いは
及びRが一緒になって、場合によりハロゲン、OR*、N(R*)又はSR*で置換される4員、5員、6員又は7員の複素環式又は非芳香族複素環式環を形成するか;或いは
NR、Q及びCHRが一緒になって、置換若しくは非置換又は複素環式若しくは非芳香族複素環式環系を形成し、この場合、該環は1個又は2個のヘテロ原子を含有し、この場合、該環は、場合により−OR*、N(R*)又は−SR*で置換され;
Wが不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−からなる群から選択される基であり;
hが0〜70であり;kが0又は1であり;dが0〜12であり;mが0〜12であり;pが0〜12であり;
Zが、N、O若しくはS求核官能基であるか、N、O若しくはS求核官能基を含有するか、或いはN、O若しくはS求核基と反応することができる官能基であるか、N、O若しくはS求核基と反応することができる官能基を含有し;
R*が、それぞれ独立して−H又はCl−20アルキルである
化合物;或いはその塩を対象とする。
本発明の特定の実施形態において、R、R11及びR12は、独立してS−アリール又はS−アルキルであり、該変数の残りは、直前に記載の通りである。
本発明の化合物(カルボシアニン染料)に適切なPML部分の好適な例については、非水素置換基、環構造及び剛性化要素を組み込むPML部分を含め、文献に記載されている(何れも全体が参考として本明細書で援用される、米国特許第5,831,098号(Ollmann, Jr.;1998年);米国特許第6,086,737号(Patonay, et al.;2000年);米国特許第6,048,982号(Waggoner;2000年);及び米国特許第5,453,505号(Lee, et al.;1995年);米国特許第5,639,874号(Middendorf, et al.;1997年);米国特許第3,864,644号(Lincoln, et al.;1975年);米国特許第4,011,086号(Simson;1977年);米国特許第6,747,159号(Caputo;2004年))。
本発明の一実施形態において、反応基(又は化学結合分子)は、本発明の特定の化合物(インドシアニン染料)のYに結合することができる。Yの反応基に加えて、本化合物は更に少なくとも4回スルホン化される場合がある(R及びRにおいて、並びにR及びR13両方のスルホアルキルとして)。本発明の一実施形態において、反応基(又は化学結合分子)は、本発明の特定の化合物(インドシアニン染料)のYに結合することができる。Yの反応基に加えて、本化合物は更に少なくとも4回スルホン化される場合がある(R及びRにおいて、並びにR及びR13両方のスルホアルキルとして)。この追加のスルホン化によって、新たな特性(例えば、向上した水溶性)を有する反応染料及び染料共役体が生じる。
本明細書で使用される「反応基」とは、異なる化合物上の官能基と化学的に反応して共有結合を形成することができる、本発明の化合物上の、又は本発明の化合物に添加することができる部分、或いは本発明の化合物上の官能基と化学的に反応して共有結合を形成することができる異なる化合物上の部分を意味する。一般的に、反応基とは、それぞれ求核基又は求電子試薬である対応する官能基への曝露を介して共有結合を形成できる求電子試薬又は求核基である。或いは、反応基とは光活性化可能な基であり、適切な波長の光の照射後にのみ化学的反応性を有するようになる。一般的には、本発明の化合物と共役化物質との共役反応によって、共役化物質に染料を結合させる新しい結合部に組み込まれる反応基の1つ以上の原子がもたらされる。
一般的に、PML部分は、本発明の化合物(染料)の合成に使用されるカップリング剤に由来する。例えば、N,N’−ジフェニルホルムアミジン及びオルト蟻酸トリエチルはPML部分を生成する。マロンアルデヒドビス(フェニルイミン)塩酸、1,1,3−トリメトキシプロパン、並びに1,1,3,3−テトラメトキシプロパン及びグルタコンアルデヒドジアニルモノクロリドも又、染料を生成する。
PMLの選択は、事実上n及びR、R12、R11の選択であるが、蛍光色素の吸光及び蛍光発光特性に影響を及ぼす場合もある。ZからZまでのPMLの長さも又、蛍光色素の吸光及び蛍光発光特性に影響を及ぼす場合もある。nが1であり、インドリウム複素環が追加の環に縮合しない場合、結果として得られる蛍光色素は、一般的にほぼ550nmの吸光最大値を示す。nが2の場合、蛍光色素は、一般的にほぼ650nmの吸光最大値を示す。nが3の場合、蛍光色素は、一般的にほぼ750nmの吸光最大値を示す。
本発明の一態様において、nは1、2又は3であり;R、R11及びR12は、独立してH、F、Br、Cl、C−Cアルキル、C−Cアルコキシ、アリールオキシ、窒素含有複素環、スルホン酸塩、イミニウムイオンであるか、或いは何れか2つの隣接するR12及びR11置換基又はR及びR11置換基は組み合わさると、場合によりC−Cアルキル、ハロゲン又はO若しくはS担持部分により1回以上置換される4員、5員若しくは6員の飽和若しくは不飽和炭化水素環を形成する。
本発明の一態様は、構造式(2)の化合物であって、式中、1個のR12のみが、官能基化した窒素含有複素環式環(置換窒素含有ヘテロアリール環)からなる群から選択される、化合物である。本実施形態において、複素環式環及びヘテロアリール環とは、本明細書に定義するヘテロアリール(例えば、ピリジン)を指し、官能基化とは置換を指す。
本発明の別の態様は、構造式(2)の化合物であって、式中、1個のR12のみが、ピリジン環からなる群から選択される、化合物である。
本発明の一態様において、PML部分は、以下に示すマロノジアルデヒド部分を使用して染料に導入される:
Figure 2012224646
本発明の一態様において、PML上のピリジン窒素は、本発明の化合物の物理的及び薬理学的特性を修飾するために4級化することができる。
官能性側鎖は、Z又はZの何れかに導入することができる。官能性側鎖は、Y又はYにより説明される部分のどこかに配置される。
本発明の一態様において、構造式Z−(PML)−Zは、以下の構造式により表される:
Figure 2012224646
(式中、Rは、それぞれ独立して(CHCH、(CHSO 及び(CHSOH(式中、xは0〜6から選択される整数であり、nは2〜6から選択される整数である)からなる群から選択される。
官能性側鎖は一般的に、Y又はYにおいて適切なアミン官能化側鎖を塩化スルホニル基と反応させることによって導入される。アミン官能化側鎖は、アミン塩の形態で存在する場合がある。
一実施形態において、Y又はYにおける塩化スルホニルへのカップリングに使用されるアミン官能性側鎖は、塩酸塩である。従って、Rは、直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和のアリール、アルキルアリールであり、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有する、C−C20アルキルから独立して選択される。
本発明の一態様において、Rはメチル基である。従って、Rは、H、並びに直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和のアリール、アルキルアリールであり、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有する、C−C20アルキルから独立して選択される。
一態様において、Qは不在である。別の態様において、QはC−Cアルキルである。別の実施形態において、QはC−Cシクロアルキルであり、この場合、アルキル又は環式基は、N、O、Sから選択される0〜2個のヘテロ原子を含有する。環式基は、環系の一部としてNR及びCHRを組み込む場合がある。更なる態様において、Qは、カルボニル(CO)であり、Rは、H、並びに直鎖若しくは分岐鎖、飽和若しくは不飽和のアリール、アルキルアリールであり、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有する、C−C20アルキルから独立して選択される。
一実施形態において、部分−SONR−Q−CHR−は、以下の構造式からなる:
Figure 2012224646
本発明の別の態様において、Q、R及びRは組み合わさると、場合により種々の形態のハロゲン、N、S、Oを含有する4員、5員、6員又は7員の飽和若しくは不飽和炭化水素環を形成する。
一実施形態において、部分−SONR−Q−CHR−は、以下の構造式からなる:
Figure 2012224646
本発明の一態様において、部分−SONR−Q−CHR−Z(式中、mは0であり、pは0であり、kは0であり、hは0であり、dは0である)は、環式αアミノ酸(例えば、プロリン、ヒドロキシプロリン、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸、及び適切な塩化スルホニル)から調製される。
本発明の一態様において、部分−SONR−Q−CHR−は、以下の構造式からなる:
Figure 2012224646
本発明の一態様において、部分−SONR−Q−CHR−は、以下の構造式からなる:
Figure 2012224646

Wは不在であるか、或いは−SONR−Q−CHR−、−O−、−COO−、及び−CONH−から選択される基である。
本発明の一態様において、hは0〜70であり、kは0又は1であり、dは0〜12であり、mは0〜12であり、pは0〜12である。
一態様において、Zは、カルボン酸、カルボン酸のスクシンイミジルエステル、ハロアセトアミド、ヒドラジン、イソチオシアン酸塩、マレイミド基、脂肪族アミン、ペルフルオロベンズアミド、アジドペルフルオロベンズアミド基、又はプソラレンである。本発明の別の態様において、Zは、カルボン酸のスクシンイミジルエステル、マレイミド、ヨウ化アセトアミド、又はカルボン酸のスクシンイミジルエステルである。本発明の更なる態様において、Zは、独立して−NH、−OH及び−SHからなる群から選択される求核官能基である。更に、Zは、−COCl、−(CO)O(CO)R、−CONHNH、置換及び非置換N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、−NCS、−CHO、−COCHI、ホスホラミダイト及びマレイミド基からなる群を含むがこれらに限定されないN、O、S求核基と反応することできる官能基であってよい。
本発明の一態様において、Zは、CO−OR15又はZ=CO−R16であり、求核基と反応することができる活性化エステル(R15)又はハロゲン化カルボニル(R16=F、Cl、Br)の形態である。カルボキシル基CO−OR15も又、CO−Oベンゾトリアゾリル、CO−ON−ヒドロキシスクシンイミジル、CO−Oテトラフルオロフェニル、CO−Oペンタフルオロフェニル、CO−Oイミダゾリル、CO−Op−ニトロフェニルからなる群から選択される形態でもある。
本発明の一態様において、Z=CO−OR15又はZ=CO−R16は、求核基と反応することができる活性化エステル(R15)又はハロゲン化カルボニル(R16=F、Cl、Br)の形態である。カルボキシル基CO−OR15も又、基CO−Oベンゾトリアゾリル、CO−ON−スクシンイミジル、CO−Oテトラフルオロフェニル、CO−Oペンタフルオロフェニル、CO−Oイミダゾリル、CO−Op−ニトロフェニルから選択される形態である。
本発明の一態様において、Zは、アジドである。本発明の別の態様において、Zは、アルキンである。
本発明の一態様において、Zが活性化エステルである場合、本化合物は、二官能性リンカー、例えばアミノエチルマレイミド、アミノプロピルマレイミド、アミノプロピルアジド、アミノプロピルチオール、メルカプトエチルアミン、プロパルギルアミン3−アミノプロパノール、ジアミノプロパン及びジアミノブタンに化学結合し、中和又は塩基性状態下の適切な溶媒として追加の反応性官能基を提供することができる。
本発明の一態様において、ZがNHである場合、本発明の化合物は、二官能性リンカー、例えばプロパルギル酸、スクシンイミジルピリジンジチオプロピオン酸、マレイミド−PEG−N−ヒドロキシスクシンイミドエステルに化学結合し、中和又は塩基性状態下の適切な溶媒として追加の反応性官能基を提供することができる。
本発明の一態様において、構造式Z−(PML)−Zは、以下の構造式に従い表され、式中、基R、R、R、R又はR13の少なくとも2つが、スルホン酸又はスルホン酸塩基を含有する。
本発明の一態様において、構造式Z−(PML)−Zは、以下の構造式に従い表され、式中、R、R及びRは、全て独立して構造式−SONR−Q−CHR−[(CH−W−(CH−(O)−(CH)dZの基である。
本発明の一態様において、構造式Z−(PML)−Zは、以下の構造式に従い表され、式中、X及びXが一緒になって、−C(CHである。
本発明の一態様において、構造式Z−(PML)−Zは、以下の構造式に従い表され、式中、炭素原子3〜7個を有するポリメチンリンカーが、以下からなる群から選択される:
Figure 2012224646
(式中、Rは、H、ハロゲン原子、基−S−アリール、S−アルキル、アルキル、アリール、アルコキシ、アリールオキシ;及びSONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基からなる群から選択される)。
本発明の一態様において、構造式Z−(PML)−Zは、以下の構造式に従い表され、式中、上記に示すように、ポリメチンリンカーが炭素原子3〜7個を有し、式中、RはHである:
Figure 2012224646
本発明の一態様において、構造式Z−(PML)−Zは、以下の構造式に従い表され、式中、炭素原子3〜7個を有するポリメチンリンカーが、以下からなる群から選択される:
Figure 2012224646
(式中、Rは、H、ハロゲン原子;及びSONR−Q−CHR−(CHを含有し、iが0若しくは1であり、mが0〜12である基からなる群から選択される)。
本発明の一態様において、構造式Z−(PML)−Zは、以下の構造式に従い表される:
Figure 2012224646
本明細書において、環中の二重結合の位置を示す構造により、本発明の化合物がポリメチンリンカーを示す場合、構造は、例えば、以下の図に示されるように何れかの共鳴構造式も包含することが理解される:
Figure 2012224646
本発明の特定の実施形態において、Rが水素以外である場合、不要な側鎖反応を減少させ、防止し、又は阻害する。
一実施形態において、本発明は、以下の構造式によりZ−(PML)−Z−BMを表す化合物であって:
Figure 2012224646
式中、BMが、Zと化学結合して生体適合性分子を形成する生体分子である、
化合物を対象とする。
BMは、一般構造式Z−(PML)−Zの蛍光色素の蓄積、生体分布、排除、ターゲティング、結合及び/又は認識を変化若しくは改変又は増強する部分である。BMは、抗体及びその分画、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、抗体(又は抗原結合抗体の分画、例えば一本鎖抗体)、グリコタンパク質、細胞受容体のための配位子、ポリサッカリド、ヌクレオシド、アプタマー、細胞受容体自体、酵素基質、酵素補因子、ビオチン、ホルモン、神経ホルモン、神経伝達物質、成長因子、サイトカイン、リンホカイン、レクチン、セレクチン、毒素及び炭水化物を含むがこれらに限定されない。種々の生体分子を使用する他のターゲティング及び送達手法は又、例えば、葉酸介在性ターゲティング(Leamon & Low, Drug Discovery Today, 6:44−51,
2001)、トランスフェリン、ビタミン、炭水化物及び配位子(アシアログリコタンパク質受容体を含むがこれらに限定されない内在する受容体をターゲティングする)、ソマトスタチン、神経成長因子、オキシトシン、ボンベシン、カルシトニン、アルギニンバソプレッシン、アンジオテンシンII、心房性ナトリウム利尿ペプチド、インスリン、グルカゴン、プロラクチン、ゴナドトロピン、種々のオピオイド及びウロキナーゼ型プラスミノゲン活性因子を使用することができる。又、膜、膜貫通及び核内移行シグナル配列を含み、これは、ウイルス及び細菌を含むがこれらに限定されない多くの発生源由来であってよい。BMは又、有機分子、高分子、デンドリマー、薬剤、脂質、脂質凝集物、治療薬の分子、高分子微粒子、細胞又はナノ粒子であってよい。特定の実施形態において、BMは又、小分子薬、光線療法分子及びその誘導体を含むことができる。
本発明の特定の実施形態において、BMが本発明の化合物に化学結合する場合、本発明の化合物の蛍光発光が増強する。特定の実施形態において、蛍光発光は、非結合化合物と比べて約10%、約25%、約50%又は約50%以上まで増強する。
本発明の一態様において、BMの幾つかのコピーを、多価のリンカー又は幾つかの反応性官能基を含有するリンカーを介してZに化学結合し、構造式(Z−(PML)−Z)−((L)w−(BM)q)tの生体適合性蛍光分子を形成し、式中、Lは、リンカー又は多価のリンカーであり、tは1〜6であり、wは1〜500であり、qは1〜500である。(L)wは、同じリンカー又は異なるリンカーの組み合わせのコピーを表す。
本発明の化合物(カルボシアニン染料)の適切なリンカー部分の例として、先行文献に記載されている(全て参考として本明細書で援用される、米国特許出願第2002/0064794号(2002年);米国特許第6086737号(Patonay et al.;2000年);米国特許第6048982号(Waggoner;2000年);米国特許第6747159号(Caputo;2004年);米国特許第6448008号(Caputo;2002))。
本発明の別の態様において、構造式Z−(PML)−Zの本発明の複数の化合物(蛍光色素)を単一のBMに化学結合し、構造式[Z−(PML)−Z]k−BM(式中、kは1〜500である)の生体適合性蛍光分子を形成することができる。
一実施形態において、本発明の化合物(蛍光色素)及び生体適合性蛍光分子は、約440〜約1100nm、約550〜約800nm、約500〜約900nm又は約600〜約900nmの吸光及び発光最大値を有する。
一実施形態において、本発明の化合物(蛍光染料)及び生体適合性蛍光分子は、標的の相互作用の後に活性化される。「標的の相互作用の後に活性化される」とは、蛍光染料又は生体適合性蛍光分子の検出可能な特性(例えば、光学特性)を改変する変化を意味する。これには、蛍光染料又は生体適合性蛍光分子の特性(例えば、光学特性)の検出可能な相違、例えば、蛍光シグナル振幅の変化(例えば脱消光及び消光)、波長、蛍光寿命、スペクトル特性又は極性の変化をもたらす、修飾、改変又は結合(共有結合又は非共有結合)が含まれるが、これらに限定されない。別の実施形態においては、生体適合性蛍光分子の蛍光シグナルを消光するために、消光剤分子が使用される。これらの活性化及び非活性化状態を活用することで、蛍光染料又は生体適合性蛍光分子が対象において活性であるか、不活性であるかを、シグナル強度の変化を特定することによって判定することができる。更に、蛍光染料及び生体適合性蛍光分子は、これらが活性化されるまでシグナルを殆ど又は全く示さないように設計することもできる。活性化は、酵素開裂、酵素変換、ホスホリル化又は脱ホスホリル化、結合によるコンホーメーションの変化、酵素媒介スプライシング、酵素媒介転移、相補DNA又はRNAのハイブリダイゼーション、検体結合(例えば、Na、K、Ca2+、Cl等の検体又は別の検体との会合)、環境の疎水性の変化、及び化学修飾を含むがこれらに限定されない要因よって行われてもよい。
一実施形態において、本発明の化合物(蛍光染料)及び生体適合性蛍光分子は、標的に対して高い結合親和性を有する。
又、本明細書では、in vivo光学イメージングの方法であって、(a)本発明の化合物(蛍光染料)又は生体適合性蛍光分子を対象に投与する;(b)化合物(蛍光染料)又は生体適合性蛍光分子が対象内に拡散するか、生物学的標的と接触又は相互作用するための時間を設ける;(c)化合物(蛍光染料)又は生体適合性蛍光分子により吸収可能な波長の光を対象に照射する;及び(d)化合物(蛍光染料)又は生体適合性蛍光分子により発光される光学シグナルを検出すること含む、方法も提供される。
本発明の化合物(蛍光染料)及び生体適合性蛍光分子により生成される光学シグナルは、断層撮影、リアクタンス、平面、内視鏡、顕微鏡、手術用ゴーグル、ビデオイメージング技術又はその他の方法(例えば、生体顕微鏡検査及び二光子顕微鏡検査を含めた顕微鏡検査)により収集されるか否か、並びに定量的使用されるか、定性的に使用されるかにかかわらず、本発明の態様と見なされる。
本発明の一態様は、本発明の化合物(蛍光染料)及び生体適合性蛍光分子により発光される光学シグナルの有無、分布又はレベルが疾患状態を示す方法である。
本発明は又、患者又は対象における異常(例えば、癌、心臓血管疾患、後天性免疫不全症候群、神経変性疾患、炎症性疾患、呼吸器疾患、代謝疾患、骨疾患、又は免疫学的疾患等の疾患に関連する何れかの異常)を検出するために、本発明の化合物(蛍光染料)及び生体適合性蛍光分子を使用する方法も特徴とする。本発明は又、本発明の化合物(組成物)を使用することによって特定の分子標的に対する化合物又は療法の効果を評価する方法であって、対象が化合物又は療法による処置の前後にイメージングされ、対応する画像が比較される、方法も特徴とする。
本発明の一態様は、多様な反応基を使用して薬剤、配位子、タンパク質、ペプチド、巨大分子、高分子、ナノ粒子又は他のBMに共役する。このような共役は、蛍光色素の吸光において青方偏移をもたらす。これは、活性可能であるが消光した蛍光プローブのin vivoイメージングの背景蛍光発光を最小にする機構を提供する。
別の態様において、本発明は、(a)本発明の化合物、例えば本発明の生体適合性N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブを試料又は対象に投与すること、(b)N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブが該対象内に分散するか、又は生物標的物質と接触若しくは相互作用する時間を設けること、(c)N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブにより吸光可能な波長の光を使用して対象を照射すること、及び(d)N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブにより発光される光学シグナルを検出することを含むin vivo又はin vitro光学イメージング法を特徴とする。
本発明のイメージング方法の手順は又、所定の間隔で繰り返すことにより、対象又は試料におけるN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブの発光シグナルを経時的に評価することができる。発光シグナルは、画像の形態をとる場合がある。対象は、脊椎動物、例えばヒトを含めた哺乳動物である場合がある。動物は又、非脊椎動物(例えば、クンニングアメラ・エレガンス、ショウジョウバエ又はその他の研究用モデル生物等)である場合がもある。試料には、細胞、細胞培養物、組織切片、臓器、臓器切片、サイトスピン試料等が含まれてもよいが、これらに限定されない。
本発明は更に、複数のN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブを選択的且つ同時に検出及びイメージングするin vivo方法も特徴とする。本方法は、光学特性が区別可能な複数のN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブを同時又は逐次的に対象に投与することを含む。従って、本方法は、複数の事象又は標的を記録することができる。
本発明は又、ターゲティングされた又は活性化可能な1つ以上の光学イメージングプローブと同時に、或いは磁気共鳴イメージング、コンピュータ断層撮影(CT)、X線、超音波又は核医学的イメージング様式及びそれらの個々のイメージング剤を使用したデュアルイメージングプロトコルで、1つ以上のN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブを選択的に検出及びイメージングするin vivo方法も特徴とする。本方法は、互いに特性を区別することができる少なくとも1つのイメージングプローブを、少なくとも1つのN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブを含め、同時又は逐次的に対象に投与することを含む。一態様において、デュアルイメージングプロトコルは、磁気共鳴イメージング剤(例えば、酸化物系薬剤、又はガドペンテト酸塩等のガドリニウム系薬剤)と同時又はほぼ逐次的に、N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブを使用する、光学及び磁気共鳴イメージングである。従って、本発明は、複数のイメージング様式又はイメージング剤を使用して複数の事象又は標的を記録することができる。
別の態様において、本発明は、試料をN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブと接触させる;プローブが活性化するか、又は試料中の対象標的に結合する時間を設ける;場合により未結合のプローブを除去する;N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブにより吸収可能な波長の光を標的に照射する;及びN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブにより発光される光学シグナルを検出することを含む、in vitro光学イメージング方法を特徴とする。
投与後、検出は、例えばin vitro方法(即ち、フローサイトメトリー)により、或いはin vivoイメージング法(即ち、断層撮影、カテーテル、ブレーナ/リアクタンス装置又は内視鏡装置により行うことができる。
一実施形態においては、ex vivoで使用を標識するために、N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素(又はそれ由来の画像プローブ)を使用することができる。試料(例えば、細胞)は、対象から直接得ることもできれば、別の供給源(例えば、別の対象、細胞培養物等から)得ることもできる。N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブは、細胞と混合することで、細胞を効果的に(共有結合又は非共有結合により)標識することができ、得られた標識細胞を対象に注入することができる。本方法は、特定の細胞型(T細胞、腫瘍細胞、免疫細胞、幹細胞及びその他の細胞型)の出入及び局在化を監視するために使用することができる。特に、本方法は、細胞系療法を監視するために使用される場合がある。試料は又、非哺乳動物の供給源(植物、昆虫、ウイルス、細菌及びバクテリオファージを含むがこれらに限定されない)から得ることもできる。
本発明の別の態様は、生体対象又は試料に対して一般的に毒性を有するジメチルスルホキシド(DMSO)又はその他の有機溶媒(即ち、生理学的緩衝剤又は溶液)を使用することなく、細胞を含めた試料をin vivoでイメージングし、ex vivoで標識するために使用することができる、N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブを特徴とする。
BM又は細胞を標識する場合は、本発明の化合物(蛍光染料)を、約4〜37℃にて約5分〜24時間以上種々の濃度のBMと共にインキュベートすることができる。インキュベートの後、遊離基又はBMに化学的に結合していない蛍光染料を、例えば当該技術分野で周知のクロマトグラフィー又は限外濾過法により除去することができる。細胞の場合には、インキュベートの後、細胞を遠心分離して、細胞ペレットを作成し、このペレットから上澄みを除去することができる。細胞は、培地又は生理食塩水に再懸濁することにより、残余の、未結合の又は遊離の蛍光染料を洗浄除去することができ、これを数回繰り返すことができる。この方法で、細胞は、内部又は外部の細胞分子への直接共役によるか、或いはシトゾル、エンドソーム、核、ゴルジ装置及びその他の細胞小器官を含むがこれらに限定されない種々の細胞内コンパートメント内への非特異的な細胞取込みにより、標識することができる。
本発明の別の態様は、ヒトを含めた動物対象への投与に好適な薬学的組成物中に配合されるイメージングプローブを含有するN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブを特徴とする。薬学的組成物には、生理学的に許容される(関連する)担体中のナノ粒子及び1つ以上の安定化剤が含まれてもよい。
本発明の別の態様は、ヒトを含めた動物対象及び細胞への投与に好適な薬学的組成物中に配合される生体適合性蛍光N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素及びN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブを特徴とする。薬学的組成物には、生理学的に許容される(関連する)担体中の1つ以上の安定化剤が含まれてもよい。
本発明の方法で使用する安定化剤の好適な例には、低分子量炭水化物(一態様において、これは直鎖ポリアルコール(例えば、ソルビトール)及びグリセロール;又はマンニトールである)が含まれるが、これに限定されない。その他の低分子量炭水化物(例えば、イノシトール)も使用される場合がある。生理学的に関連する担体には、水、生理食塩水が含まれてもよく、更には、緩衝剤等の物質、並びに医薬品製剤中での使用に適合する保存剤等のその他の物質が含まれてもよい。
本発明は又、N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素、標識核酸認識分子(DNA、RNA、修飾核酸、PNA、分子ビーコン、アプタマーを含む)、又はその他の核酸結合分子(例えば、短鎖干渉RNA、即ちsiRNA)を使用した遺伝子配列認識の方法も特徴とする。本方法には、ハイブリダイゼーション、ライゲーション、開裂、組換え、合成、配列決定、突然変異検出、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応、in situハイブリダイゼーション、及びマイクロアレイ使用等の技法と共に、1つ以上の蛍光N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素を使用する方法が含まれる。例えば、核酸ハイブリダイゼーションの原理により試料中の一本鎖核酸(即ち、mRNA、cDNA又は変性二本鎖DNA)を検出するには、一本鎖核酸に化学結合する蛍光N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素を、1つ以上の一本鎖核酸を含有する試料に接触させて、蛍光Z−(PML)−Z含有化合物の蛍光を検出し、ここで蛍光N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素により発光される蛍光シグナルの存在又はレベルは、試料中の核酸の存在又は量を示す。
N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素又はN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブ或いはその誘導体から発生した光学シグナルは、断層撮影、リアクタンス、平面、内視鏡、顕微鏡、手術用ゴーグル又は画像、ビデオイメージング技術又はその他の方法(例えば、生体顕微鏡検査及び二光子顕微鏡検査等を含めた顕微鏡検査)により収集されるか否か、並びに定量的に使用されるか、定性的に使用されるかにかかわらず、本発明の態様と見なされる。
本発明の別の態様は、N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素又はN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブ及び場合によりin vivo又はin vitroのイメージング方法に蛍光染料又はイメージングプローブを使用するための説明書を含んだキットを特徴とする。本キットは場合により、開示方法に蛍光染料又はイメージングプローブを使用するのに役立つ構成部品(例えば、緩衝剤及びその他の配合剤)を含む場合もあれば;或いは、本キットは、対象へのイメージングプローブの投与に役立つ医療機器を含む場合もある。
本発明のN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素又はN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブ及び薬学的組成物は、経口的に、非経口的に、吸入により、局所的に、直腸内に、経鼻的に、口内に、膣内に、又は移植したリザーバーを介して投与することができる。「非経口投与」という用語は、静脈内、筋肉内、皮下、動脈内、関節内、滑膜内、胸骨内、髄腔内、腹腔内、槽内、肝内、病変内、頭蓋内及びリンパ内への注射又は注入法を包含する。N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素又はN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素は又、カテーテルを介して、又は針から組織に投与してもよい。
一実施形態においては、本発明の化合物が、有効量(蛍光を生じるか増大させるのに有効な量)投与される。一実施形態においては、本発明の化合物が、約1ng/kg〜約100mg/kg、約100ng/kg〜10mg/kg、約1μg/kg〜約5mg/kg、約10μg/kg〜約2mg/kg、約50μg/kg〜約1mg/kg投与される。
好ましいN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素又はN,N−二置換スルホンアミド蛍光色素含有画像プローブは、以下の特性を有する:即ち、(1)高量子収率(例えば、水性媒体中で5%を超える量子収率)、(2)狭小な発光スペクトル(例えば、75nm未満;より好ましくは50nm未満)、(3)吸収及び発光スペクトルの差(例えば、20nm超;より好ましくは50nm超の差)、(4)高い化学的安定性及び光安定性(例えば、露光後に蛍光特性を維持)、(5)イメージングプロトコルに使用される線量における細胞又は対象への無毒性又は最小限の毒性(例えば、LD50又は刺激試験又は当該技術分野で既知のその他の同様の方法により測定)、及び/又は(6)商業的実現性及び大量(例えば、グラム及びキログラム量)生産のための規模拡大性。
本発明の化合物は、好適な有機又は無機塩基と反応して塩基添加塩を形成することができる1つ以上の十分に酸性のプロトンを有してもよい。塩基添加塩には、無機塩基(例えば、アンモニウム又はアルカリ又はアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩)及び有機塩基(例えば、アルコキシド、アルキルアミド、アルキル及びアリールアミン等)に由来するものが含まれる。従って、本発明の塩を調製するのに有用なこのような塩基には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸カリウム等が含まれる。
アミン等の十分に塩基性の基を有する本発明の化合物は、有機又は無機酸と反応して、酸添加塩を形成してもよい。塩基性基を有する化合物から酸添加塩を形成するのに一般的に使用される酸には、無機酸(例えば、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、リン酸等)及び有機酸(例えば、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、シュウ酸、p−ブロモフェニルスルホン酸、炭酸、コハク酸、クエン酸、安息香酸、酢酸等)がある。このような塩の例には、硫酸塩、ピロ硫酸塩、重硫酸塩、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、リン酸塩、一水素リン酸塩、二水素リン酸塩、メタリン酸塩、ピロリン酸塩、塩化物、臭化物、ヨウ化物、酢酸塩、プロピオン酸塩、デカン酸塩、カプリル酸塩、アクリル酸塩、ギ酸塩、イソ酪酸塩、カプロン酸塩、ヘプタン酸塩、プロピオル酸塩、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、スベリン酸塩、セバシン酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩、1,4−二酸ブチン、1,6−二酸ヘキシン、安息香酸塩、クロロ安息香酸塩、メチル安息香酸塩、ジニトロ安息香酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩、メトキシ安息香酸塩、フタル酸塩、スルホン酸塩、キシレンスルホン酸塩、フェニル酢酸塩、フェニルプロピオン酸塩、フェニル酪酸塩、クエン酸塩、乳酸塩、γヒドロキシ酪酸塩、グリコール酸塩、酒石酸塩、メタンスルホン酸塩、プロパンスルホン酸塩、1−スルホン酸ナフタレン、2−スルホン酸ナフタレン、マンデル酸塩等が含まれる。
本明細書で使用される「アルキル」という用語は、飽和の直鎖、分枝鎖又は環状炭化水素を意味する。直鎖又は分枝鎖の場合、アルキル基は一般的に、C1−C20、より一般的にはC1−C10であり;環状の場合、アルキル基は一般的に、C3−C12、より一般的にはC3−C7である。アルキル基の例には、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル及びtert−ブチル及び1,1−ジメチルヘキシルが含まれる。
「脂肪族基」は非芳香族であり、場合により1つ以上の不飽和単位(例えば、二重及び/又は三重結合)を含有する場合がある。脂肪族基は、直鎖である場合もあれば、分枝鎖である場合もあり、一般的には1〜12個の炭素原子、より一般的には1〜6個の炭素原子、更により一般的には1〜4個の炭素原子を含有する。脂肪族基内の1つ以上のメチレン基は、場合によりO、S又はNHで置換されてもよい。
本明細書で使用される、非芳香族炭素環式環又は非芳香族複素環式環という用語は、単独で又はより大型の部分の一部として使用される場合、単環式環及び多環式環を含む3〜14個の原子を有する、飽和していてもよければ、1つ以上の不飽和単位を含有していてもよい、非芳香族の炭素又はへテロ原子含有基を指し、この場合、該炭素環式環又は複素環式環は、1つ以上の非芳香族の炭素環式環若しくは複素環式環、又は1つ以上の芳香族(炭素環式又は複素環式)環に縮合してもよい。
本明細書で使用される「アルコキシ」という用語は、−OR**(式中、R**は上に定義したようなアルキル基である)で表される。
本明細書で使用される「カルボニル」という用語は、−C(=O)R**(式中、R**は上に定義したようなアルキル基である)で表される。
「芳香族基」という用語は、炭素環式芳香族環及びヘテロアリール環を包含する。「芳香族基」という用語は、「アリール」、「アリール環」、「芳香族環」、「アリール基」及び「芳香族基」という用語と交換可能に使用される場合がある。
炭素環式芳香族環基は、炭素環原子(一般的には6〜14個)のみを有し、単環式芳香族環(例えば、フェニル及び縮合多環式芳香族環系)を包含し、この場合、炭素環式芳香族環は、1つ以上の芳香族環(炭素環式芳香族又は複素芳香族)に縮合する。例としては、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントラシル及び2−アントラシルが含まれる。又、本明細書で使用される「炭素環式芳香族環」という用語の適用範囲には、インダニル、フタリミジル、ナフチミジル、フェナントリジニル又はテトラヒドロナフチル中等において、芳香族が1つ以上の非芳香族環(炭素環式環又は複素環式環)に縮合する基である。
「ヘテロアリール」、「複素芳香族」、「ヘテロアリール環」、「ヘテロアリール基」及び「複素芳香族基」という用語は、単独で又は「ヘテロアラルキル」等のより大型の部分の一部として使用される場合、単環式複素芳香族環及び多環式複素芳香族環を含めた5〜14員の複素芳香族環基を指し、この場合、単環式芳香族環はその他1つ以上の芳香族環(炭素環式環又は複素環式環)に縮合する。ヘテロアリール基は1つ以上の環ヘテロ原子を有する。ヘテロアリール基の例には、2−フラニル、3−フラニル、N−イミダゾリル、2−イミダゾリル、4−イミダゾリル、5−イミダゾリル、3−イソキサゾリル、4−イソキサゾリル、5−イソキサゾリル、オキサジアゾリル、2−オキサゾリル、4−オキサゾリル、5−オキサゾリル、N−ピラゾリル、3−ピラゾリル、4−ピラゾリル、5−ピラゾリル、N−ピロリル、2−ピロリル、3−ピロリル、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、2−ピリミジニル、4−ピリミジニル、5−ピリミジニル、3−ピリダジニル、4−ピリダジニル、2−チアゾリル、4−チアゾリル、5−チアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、2−チエニル、3−チエニル、カルバゾリル、ベンゾチエニル、ベンゾフラニル、インドリル、キノリニル、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンズイミダゾリル、イソキノリニル及びイソインドリルが含まれる。又、本明細書で使用される「ヘテロアリール」という用語の適用範囲には、芳香族環が1つ以上の非芳香族環(炭素環式環又は複素環式環)に縮合する基も含まれる。
非芳香族複素環式基という用語は、単独で又はより大型の部分の一部として使用される場合、単環式複素環式環及び多環式環式環を含めた3〜14員の非芳香族複素環式環基を指し、この場合、単環式環はその他1つ以上の非芳香族炭素環式環若しくは複素環式環又は芳香族環(炭素環式環又は複素環式環)に縮合する。複素環式基は、1つ以上のヘテロ原子を有し、飽和してもよければ、1つ以上の不飽和単位を含有してもよい。複素環式環の例には、ピペリジニル(piperidinyl)、ピペリジニル(piperizinyl)、ピロリジニル、ピラゾリジニル、イミダゾリジニル、テトラヒドロキノリニル、インドリニル、イソインドリニル、テトラヒドロフラニル、オキサゾリジニル、チアゾリジニル、ジオキソラニル、ジチオラニル、テトラヒドロピラニル、ジヒドロピラニル、アゼパニル及びアゼチジニルが含まれる。
「ヘテロ原子」という用語は、窒素、酸素又は硫黄を意味し、窒素及び硫黄の何れかの酸化形態、並びに何れかの塩基性窒素の4級化形態を包含する。又、「窒素」という用語は、ヘテロアリール又は非芳香族複素環式基の置換可能な窒素を包含する。一例として、酸素、硫黄又は窒素から選択される0〜3個のヘテロ原子を有する飽和又は部分不飽和環において、窒素は、N(3,4−ジヒドロ−2H−ピロリルの場合)、NH(ピロリジニルの場合)又はNR”(N−置換ピロリジニルの場合)(式中、R”は、以下に定義する通り、非芳香族窒素含有複素環式基の環内の窒素原子に好適な置換基である)である場合がある。好ましくは、窒素は未置換である。
本明細書で定義する置換アリール基は、炭素又は窒素環原子等の1つ以上の置換可能な環原子を含有する。アリール又は脂肪族基の置換可能な環炭素原子上の好適な置換基の例には、ハロゲン(例えば、−Br、Cl、I及びF)、−OH、C1−C4アルキル、C1−C4ハロアルキル、−NO、C1−C4アルコキシ、C1−C4ハロアルコキシ、−CN、−NH、C1−C4アルキルアミノ、C1−C4ジアルキルアミノ、−C(O)NH、−C(O)NH(C1−C4アルキル)、−C(O)(C1−C4アルキル)、−OC(O)(C1−C4アルキル)、−OC(O)(アリール)、−OC(O)(置換アリール)、−OC(O)(アラルキル)、−OC(O)(置換アラルキル)、−NHC(O)H、−NHC(O)(C1−C4アルキル)、−C(O)N(Cl−C4アルキル)、−NHC(O)O−(C1−C4アルキル)、−C(O)OH、−C(O)O−(Cl−C4アルキル)、−NHC(O)NH、−NHC(O)NH(Cl−C4アルキル)、−NHC(O)N(Cl−C4アルキル)、−NH−C(=NH)NH、−SONH−SONH(C1−C3アルキル)、−SON(C1−C3アルキル)、NHSOH、NHSO(C1−C4アルキル)及びアリールが含まれる。アリール基上の好ましい置換基は、本明細書全体で定義する通りである。
アリール基の置換可能な環窒素原子上の好適な置換基の例には、C1−C4アルキル、NH、C1−C4アルキルアミノ、C1−C4ジアルキルアミノ,−C(O)NH、−C(O)NH(C1−C4アルキル)、−C(O)(C1−C4アルキル)、−CO**、−C(O)C(O)R**、−C(O)CH、−C(O)OH、−C(O)O−(C1−C4アルキル)、−SONH−SONH(C1−C3アルキル)、−SON(C1−C3アルキル)、NHSOH、NHSO(C1−C4アルキル)、−C(=S)NH、−C(=S)NH(C1−C4アルキル)、−C(=S)N(C1−C4アルキル)、−C(=NH)−N(H)、−C(=NH)−NH(C1−C4アルキル)及び−C(=NH)−N(C1−C4アルキル)が含まれる。
本明細書に定義する好適なアルキル、脂肪族、非芳香族の炭素環式又は複素環式基は、1つ以上の置換基を含有する。アルキル基に好適な置換基の例には、アリール及び脂肪族の置換可能な炭素について上に列挙したもの、並びに以下が含まれる:=O、=S、=NNHR**、=NN(R**、=NNHC(O)R**、=NNHC0(アルキル)、=NNHSO(アルキル)、=NR**、スピロシクロアルキル基、又は縮合シクロアルキル基。各存在におけるR**は、独立して−H又はC1−C6アルキルである。アルキル脂肪族、非芳香族炭素環式又は複素環式基上の好ましい置換基は、本明細書全体で定義する通りである。
(In vitro試験及び使用)
本発明の蛍光染料及び生体適合性蛍光分子は、その生物学的及び性能特性を評価するために、当業者によってin vitroで試験することができる。例えば、培養物中で成長する種々の型の細胞を使用して、生物学的及び性能特性を評価することができる。蛍光染料及び生体適合性蛍光分子の取込み、標識、結合ターゲティング又は細胞局在化は、分光法、蛍光顕微鏡検査及びフローサイトメトリー等の当該技術分野で既知の技法を使用して評価することができる。例えば、本発明の蛍光染料及び生体適合性蛍光分子は、一定期間にわたり試料と接触させた後、遊離又は未結合の分子を洗浄除去することができる。次いで、本発明の蛍光染料及び生体適合性蛍光分子の光学特性に適合した適切なフィルターを装着した蛍光顕微鏡を使用して、試料を観察することができる。培養物中の細胞の蛍光顕微鏡検査は又、1つ以上の細胞レベル下のコンパートメントで取込み及び結合が生じたかどうかを判定するのに好都合な手段でもある。組織、組織切片、並びにサイトスピン試料等のその他の種類の試料も又、分子の生物学的及び性能特性を評価するために同様の様式で使用することができる。フローサイトメトリー、免疫検定、ハイブリダイゼーション検定及びマイクロアレイ分析を含むがこれらに限定されないその他の蛍光検出方法も使用することができる。
(光学イメージング)
本発明の実施には、蛍光、光学画像収集及び画像処理の一般的原理を適用することができる。光学イメージング法のレビューについては、例えば、Alfano, et al., Ann. NY Acad. Sci. 820:248−270, 1997を参照されたい。
本発明の実施において有用なイメージング装置は、一般的に以下の3つの基本構成要素を備える:(1)蛍光染料及び生体適合性蛍光分子を励起するのに適切な光源、(2)励起に使用した光の発光を分離又は区別する手段、及び(3)発行された光学シグナルを検出する検出装置。
一般的に、光学検出装置は、集光/画像形成装置及び光学検出/画像記録装置を備えるものと捉えられる。光学検出装置はこれらの両装置を組み込んだ単一の統合装置ではあるが、以下では集光/画像形成装置及び光検出/画像記録装置を別個に考察する。
特に有用な集光/画像形成装置には内視鏡がある。多くの組織及び臓器(例えば、腹腔(Gahlen, et al., J. Photochem. Photobiol. B 52:131−135, 1999)、卵巣癌(Major, et al.,
Gynecol. Oncol. 66:122−132, 1997)、結腸及び直腸(Mycek, et al., Gastrointest. Endosc. 48:390−394, 1998;及びStepp, et al., Endoscopy 30:379−386, 1998)、胆管(Izuishi, et al.,
Hepatogastroenterology 46:804−807, 1999)、胃(Abe, et al., Endoscopy 32:281−286, 2000)、膀胱(Kriegmair, et al., Urol. Int. 63:27−31, 1999;及びRiedl, et al., J. Endourol. 13:755−759, 1999)、肺(Hirsch, et al., Clin Cancer Res 7:5−220, 2001)、脳(Ward, J. Laser Appl. 10:224−228, 1998)、食道、及び頭頚部領域を含む)のin vivo光学イメージングに使用されている内視鏡デバイス及び技法を、本発明の実施に使用することができる。
本発明において有用なその他の種類の集光装置には、光ファイバーデバイスを含めたカテーテルデバイスがある。このようなデバイスは、血管内イメージングに特に好適である。例えば、Tearney, et al., Science 276:2037−2039, 1997;及びCirculation 94:3013, 1996を参照されたい。
更に他のイメージング技術(フェーズドアレイ技術(Boas, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91 :4887−4891,
1994;Chance, Ann. NY Acad. Sci. 835:29−45, 1998)、光学断層撮影(Cheng, et al., Optics Express 3:118−123, 1998;及びSiegel, et al.,
Optics Express 4:287−298, 1999)、生体内顕微鏡検査(Dellian, et al., Br. J. Cancer 82:1513−1518, 2000;Monsky, et al., Cancer Res. 59:4129−4135, 1999;及びFukumura, et al., Cell 94:715−725, 1998)、共焦点イメージング(Korlach,
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96:8461−8466, 1999;Rajadhyaksha, et al., J. Invest. Dermatol. 104:946−952, 1995;及びGonzalez, et al., J. Med. 30:337−356, 1999)及び蛍光分子断層撮影(FMT)(Nziachristos, et al., Nature Medicine 8:757−760, 2002;米国特許第6,615,063号、PCT特許出願第WO 03/102558号及び第PCT US/03/07579号)を、本発明の実施に使用することができ、IVIS(登録商標)Imaging System(Xenogen[米国カリフォルニア州アラメダ])、Maestro(CRI[米国マサチューセッツ州ウォーバーン])SoftScan(登録商標)及びeXplore OptixTM(Advanced Research Technologies[カナダ モントリオール])装置も、本発明の実施に使用することができる。
好適な光学検出/画像記録装置(例えば、電荷結合素子(CCD)システム又は写真フィルム)を、本発明に使用することができる。光学検出/画像記録の選択は、使用する集光/画像形成装置の種類を含めた種々の要因により変動する。好適な装置の選択、それらの光学イメージング装置への組込み、及び装置の操作は、当業者の知るところである。
(診断及び疾患の適用及び方法)
本発明の方法は、幾つかの兆候の測定(対象における蛍光染料及び生体適合性蛍光分子の局在化の経時的な追跡、又は対象における代謝の変化又は改変及び/又は分子の脱離の評価を含む)に使用することができる。これら方法は又、分子の事象をイメージングすることによるこのような疾患の治療法、及びこのような治療法により調節された生物学的経路の追跡(薬効、最適な時期、最適な線量レベル(個々の患者又は試験対象に最適なレベルを含む)、及び複合療法の相乗作用を評価するために使用することができる。
本発明は、医師又は外科医が、関節炎、癌及び特に結腸ポリープ又は脆弱性プラーク等の疾患の領域を特定及び特性付ける場合、疾患組織と正常組織を区別する場合、(例えば、脳手術において)通常の手術用顕微鏡を使用して検出するのが困難な腫瘍縁を検出する場合、(例えば、患部が癌性のものであり除去すべきか、或いは非癌性のものであり放置するかを決定することにより)治療的又は外科的介入の判断の材料とする場合、又は外科的に病期判定する場合(例えば、術中のリンパ節の病期判定、歩哨リンパ節マッピング又は術中の出血の評価)に、使用することができる。
本発明の方法は又、疾患(特に早期疾患)の局在化、疾患又は疾患に関連する病態の重症度の検出、特徴付け及び/又は判定、疾患の病期判定、並びに外科的処置等の種々の治療的介入の監視及び指針提供、並びに細胞系療法を含めた薬物療法の監視においても使用することができる。本発明の方法は又、疾患又は疾患病態の予後判定においても使用することができる。このような疾患又は疾患病態の例には、炎症(例えば、関節炎、例えば慢性関節リューマチにより生じる炎症)、癌(例えば、結腸直腸癌、卵巣癌、肺癌、乳癌、前立腺癌、頚部癌、皮膚癌、脳癌、胃腸癌、口腔癌、食道癌、骨癌)、心臓血管疾患(例えば、アテローム性動脈硬化症、血管の炎症性病態、虚血、卒中、血栓)、皮膚疾患(例えば、カポジ肉腫、乾癬)、眼科疾患(例えば、黄斑変性、糖尿病性網膜症)、汗腺性疾患(例えば、細菌、ウイルス、カビ及び寄生虫感染(後天性免疫不全症候群を含む))、免疫疾患(例えば、自己免疫疾患、リンパ種、多発性硬化症、慢性関節リューマチ、真性糖尿病)、中枢神経系疾患(例えば、パーキンソン病又はアルツハイマー病等の神経変性疾患)、遺伝病、代謝疾患、環境疾患(例えば、鉛、水銀及び放射性物質による中毒、皮膚癌)、及び骨関連疾患(例えば、骨粗鬆症、原発性又は転移性骨腫瘍、骨関節炎)が含まれる。従って、本発明の方法は、腫瘍細胞の存在及び腫瘍細胞の局在化、炎症の存在及び局在化(活性化マクロファージ(例えば、アテローム性動脈硬化症又は関節炎の場合)の存在)、冠動脈及び抹消動脈における急性閉塞(即ち、脆弱性プラーク)の危険性がある領域、拡大中の動脈瘤の領域、頚動脈内の不安定なプラーク、及び虚血領域を含めた、血管疾患の存在及び局在化の判定に使用することができる。本発明の方法及び化合物(組成物)は又、アポトーシス、壊死、低酸素及び血管形成の特定及び評価にも使用することができる。
光学イメージングの様式及び測定法には、蛍光イメージング;内視鏡;蛍光内視鏡;光干渉断層撮影;光透過イメージング;時間分解光透過イメージング;共焦点イメージング;非線形顕微鏡検査;光音響イメージング;音響光学イメージング;分光法;リアクタンス分光法;生体内イメージング;2光量子イメージング;干渉分析法;コヒーレンス干渉分析法;拡散光断層撮影及び蛍光分子断層撮影、並びに光散乱、吸収、分極、発光、蛍光寿命、量子収率及び消光の測定が含まれる。
本発明の化合物(組成物)及び方法は、その他のイメージング組成物及び方法と組み合わせて使用することができる。例えば、本発明の方法は、その他の伝統的なイメージング様式(X線、コンピュータ断層撮影(CT)、陽電子放出断層撮影(PET)、単光子コンピュータ断層撮影(SPECT)及び磁気共鳴イメージング(MRI))と組み合わせて使用することができる。例えば、本発明の化合物(組成物)及び方法は、CT及びMRイメージングと組み合わせて使用して、例えば、断層撮影画像を別のイメージング様式により作成した画像と共に同時登録することにより、解剖学的及び生物学的な情報を同時に取得することができる。特に、MRI又はCTとの組み合わせは、これらのイメージング法が高い空間的解像度を有する場合に好ましい。本発明の化合物(組成物)及び方法は又、X線、CT、PET、SPECT及びMR造影剤と組み合わせて使用してもよければ、本発明の蛍光シリコンナノ粒子イメージングプローブが又、光学イメージングと共にCT、PET、SPECT及びMRのイメージング様式を使用して検出することができる、ヨウ素、ガドリニウム原子及び放射性同位体等の成分を含有する場合もある。
(キット)
本明細書に記載の化合物(組成物)は、キットとしてパッケージ化されてもよく、このキットは場合により、種々の例示的な用途において蛍光染料又は生体適合性蛍光分子を使用するための説明書を備える場合がある。非限定的な例には、例えば、粉末又は凍結乾燥形態の化合物(組成物)、及びin vivo及び/又はin vitroの用途のための再構成、用量情報及び保存情報を含めた使取扱説明書を含むキットが含まれる。キットは場合により、直ぐに使用可能か、又は投与に当たり溶液を更に混合することが必要な液体形態の化合物(組成物)の容器を含む場合がある。in vivoの用途の場合、本キットは、特定用途に好適な用量及び形態(例えば、バイアル中の液体、局所用クリーム等)で化合物(組成物)を含む場合がある。
本キットは、対象への単位用量の投与に役立つ任意の構成要素(例えば、再構成用の粉末形態のバイアル、注射用シリンジ、専用の静脈内送達システム、吸入器等)を含んでもよい。本キットは、滅菌性を維持しつつ皮下注射針で単回又は複数回穿刺するのに好適なシール(例えば、クリンプオンセプタムシール蓋)を備えた容器内に供給される場合がある。このような容器は、単回又は複数回の対象用量を含有する場合がある。更に、単位用量キットは、in vivo又はin vitroにおける化合物(組成物)の検出に役立つ専用の構成要素(例えば、特殊な内視鏡、光フィルター)を含んでもよい。本キットは又、化合物(組成物)の調製及び投与に関する説明書を含む場合もある。本キットは、1名の対象に対する単回使用の単位用量、特定の対象に対する複数回使用の単位用量として製造される場合もあれば;或いは、本キットは、複数対象への投与に好適な多用量(「バルクパッケージ」)を含む場合もある。本キットの構成要素は、ボール箱、ブリスターパック、ボトル、チューブ等に集約される場合がある。
特に定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が通常理解するのと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと同様又は同等の方法及び材料を本発明の実施又は試験において使用することができるが、好適な方法及び材料を以下に記載する。本明細書で言及する全ての刊行物、特許出願、特許及びその他の参考文献は、全体が参考として本明細書で援用される。更に、本材料、方法及び実施例は、単に例示を目的としたものであり、限定を目的としたものではない。
本発明の特定の実施形態において、本発明の化合物は、
Figure 2012224646
Figure 2012224646
ではない。
以下の非限定的な実施例により、N,N−二置換スルホンアミド蛍光色素の合成を明らかにする。本明細書の化合物の調製に使用することができる代表的な物質及び方法を、以下に詳述する。全ての化学物質及び溶媒(試薬グレード)は、一般的には精製することなく市販の状態のまま使用した。
通常使用する分析及び分取HPLC法は、以下の通りである。
Aカラム:Agilent Zorbax 80Å、Extend C18、4.6×250mm(5μm)。移動相:アセトニトリル、25mM酢酸トリエチルアンモニウム。Bカラム:Varian Dynamax、100Å、C18、41.4×250mm。移動相:アセトニトリル、25mM酢酸トリエチルアンモニウム。
Cカラム:Phenomenex Jupiter、300Å、C18。移動相:アセトニトリル、25mM酢酸トリエチルアンモニウム。
(実施例1)
実施例1の合成
Figure 2012224646
第A部:6−ヒドラジノ−1−ナフタレンスルホン酸Iの調製
Figure 2012224646
6−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸塩(10g、45mmol)(TCI)、水酸化ナトリウム(1.8g、45mmol)(Mallinckrodt)及び硝酸ナトリウム(3.7g、54mmol)(Aldrich)を水50mLに混合し、撹拌して、透明の褐色溶液を得た。溶液を0℃に冷却し、15分間にわたり濃塩酸50mL及び氷/塩浴で0℃以下に冷却した氷30gに滴下した。塩化第一スズ(18.7g、99mmol、Aldrich)を6M塩酸50mLに溶解し、0℃に冷却し、反応混合物に15分間にわたり撹拌しながら滴下した。得られた懸濁液を0℃にて1時間撹拌させた。黄色の析出物を濾過して除去し、蒸留水、メタノール、イソプロパノール及び最後にエーテルで洗浄し、所望のヒドラジン9g(84%)を生成した。
第B部:2,3,3−トリメチルベンズインドール−7−スルホン酸IIの調製
Figure 2012224646
6−ヒドラジノ−1−ナフタレンスルホン酸(5g、21mmol)、イソプロピルメチルケトン(8.1g、93mmol、Aldrich)及び酢酸カリウム(6g、61mmol)を、撹拌棒を使用して100mL圧力容器の氷酢酸70mLに混合した。容器を密封し、22時間かけて145℃に加熱した。スラリーをエーテルに注ぎ、析出物を加熱及び音波処理を使用してエタノールに溶解し、次いで濾過した。濾液を蒸発させ、黄色吸湿性固体として表題化合物を得た。
第C部:エチル−4−(メチルアミノ)ブチレートクロリドIIIの調製
Figure 2012224646
4−(メチルアミノ)酪酸塩酸塩(7.5g、49mmol、Aldrich)を無水エタノール75mLに溶解し、エタノール中2.0MHCl4mL(Aldrich)を添加した。70℃に加熱することにより透明になった溶液を、20時間還流した。溶媒を真空除去し、白色、固体の塩酸塩を定量的収率で得た。
Figure 2012224646
第D部:2,3,3−トリメチルベンズインドール−6−[N−メチル−N−(エチル−4−ブチラト)]スルホンアミドIVの調製
Figure 2012224646
2,3,3−トリメチルベンズインドール−6−スルホン酸カリウム塩(3g、9.2mmol)を乾燥アセトニトリル50mLに入れた。五塩化リン(4g、19mmol、Aldrich)を緩徐に添加し、混合物を1時間還流し、オフホワイトの固体を有する赤色溶液を得た。赤色溶液を濾過し、溶媒を減圧蒸発により10mLに減量した。溶液をエーテル200mLに注ぎ、赤色固体析出物を濾過により収集した。固体をアセトニトリルで再溶解し、エチル−4−(メチルアミノ)酪酸塩酸塩(2g、11mmol)を添加し、その後トリエチルアミン(1.1g、11mmol)を添加した。溶液を濾過し、乾燥まで蒸発し、0.5%トリエチルアミンを含有するジクロロメタンを使用して溶出するシリカゲル60のフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。
第E部:2,3,3−トリメチル−1−(スルホナトプロピル)−ベンズインドリニウム−6−[N−メチル−N−(エチル−4−ブチラト)]スルホンアミドVの調製
Figure 2012224646
2,3,3−トリメチル−6−[N−メチル−N−(エチル−4−ブチラト)]スルホンアミド(250mg、0.6mmol)及び1,3−プロパンスルトン(140mg、1.15mmol、Aldrich)をo−ジクロロベンゼン2mLに溶解した。溶液を密封したチューブで120℃、16時間加熱した。溶液を室温に冷却させ、次いでエーテル40mLを添加した。紫色固体を濾過し、エーテル25mLを3回に分けて洗浄し、真空乾燥させた。暗紫色の吸湿性粉末260mgを得た(80%)。MALDI−TOF−MS m/e [M]+ C2535 についての計算値 539.19、実測値539.19。
第F部:6−ヒドラジノ−1,3−ナフタレンジスルホン酸塩VIの調製
Figure 2012224646
6−アミノ−1,3−ナフタレンジスルホン酸ニナトリウム塩(10g、29mmol)(TCI)を水30mLに溶解し、水50mL及び濃塩酸15mLに添加した。スラリーを氷/アセトン浴で0℃以下に冷却し、硝酸ナトリウム(2.2g、32mmol、Aldrich)を10分間にわたり冷水40mLに滴下した。水30mL及び濃塩酸6mLに溶解した塩化第一スズ(11g、58mmol)(Aldrich)を0℃に冷却し、10分間にわたり反応混合物に添加した。得られた溶液を撹拌し、3時間にわたり室温に加温し、透明の褐色溶液を得た。溶液をロータリーエバポレーションにより減量し、生成物は、イソプロパノールを添加することにより析出した。生成物を濾過し、イソプロパノールで洗浄し、真空乾燥させた。
第G部:2,3,3−トリメチルベンズインドール−5,7−ジスルホン酸塩VIIの調製
Figure 2012224646
6−ヒドラジノ−1,3−ナフタレンジスルホン酸(10g、25mmol)、イソプロピルメチルケトン(12g、140mmol、Aldrich)及び酢酸カリウム(6g、61mmol)を、撹拌棒を使用して100mL圧力容器の氷酢酸75mLに混合した。容器を密封し、22時間かけて145℃に加熱した。溶液を冷却し、酢酸をロータリーエバポレーションにより除去した。残留物をメタノールに溶解し、濾過した。次いで、生成物をイソプロパノールでメタノール濾液から析出し、濾過し、イソプロパノール及びエーテルで洗浄し、真空乾燥させた。
第H部:2,3,3−トリメチル−1−(3−スルホナトプロピル)ベンズインドリニウム−5,7−ジスルホン酸塩VIIIの調製
Figure 2012224646
2,3,3−トリメチルベンズインドール−6,8−ジスルホン酸塩(2.2g、5mmol)を乾燥DMF50mLに溶解し、透明の橙色溶液を得た。1,3−プロパンスルトン(2.8g、23mmol、Aldrich)を添加し、溶液を密封したチューブにて15時間かけて145℃に加熱し、暗紫色に変化した。溶液を冷却し、2−プロパノール150mLに注いだ。混合物を遠心分離し、上清溶液を静かに移した。固体生成物を2−プロパノール50mLで3回フィルター上で洗浄後、エーテル50mLで洗浄し、真空乾燥させ、暗紫色固体2.5g(90%)を得た。MALDI−TOF−MS m/e [M]+ C1822NO についての計算値 492.05、実測値492.05。
第I部:化合物IXの調製
Figure 2012224646
トリスルホン酸化ベンズインドリニウムVIII(250mg、0.44mmol)を氷酢酸5mL及び無水酢酸2mLに溶解した。マロンアルデヒドジアニリド塩酸塩(112mg、0.43mmol)(TCI)を添加し、溶液を密封したチューブにて2時間120℃に加熱した。溶液を冷却し、酢酸エチル25mLを添加し、生成物を析出した。混合物を遠心分離し、酢酸エチルを静かに移し、固体を酢酸エチル25mLで洗浄した。固体を氷酢酸6mL及び無水酢酸2mLに溶解した。スルホンアミドベンズインドリニウムV(235mg、0.44mmol)を酢酸カリウム300mgと共に添加し、溶液を密封したチューブにて18時間125℃に加熱した。溶液を冷却し、酢酸エチル25mLを添加し、生成物を析出した。混合物を遠心分離し、酢酸エチルを静かに移し、固体を酢酸エチル25mLで洗浄後、アセトニトリル25mLにより洗浄した。生成物をHPLCにより精製し、純粋なエチルエステル染料67mg(13%)を生成した。MALDI−TOF−MS m/e [M]+ C465616 についての計算値 1066.23、実測値1066.18、λmax(HO)=673nm。
第J部:化合物Xの調製
Figure 2012224646
化合物IX(65mg、0.048mmol)を0.4MNaOH5mLに溶解し、20℃にて1時間撹拌し、HPLCにより遊離酸への定量的な変換を得た。溶液を1MHClでpH〜3に酸性化し、脱塩し、凍結乾燥させ、所望の生成物Xを得た。MALDI−TOF−MS m/e [M]+ C445216 についての計算値 1038.20、実測値1038.21、λmax(HO)=673nm。
第K部:実施例Iの調製
化合物X(21mg、0.019mmol)を乾燥DMF1.5mLに溶解した。ジスクシンイミジル炭酸塩(37mg、0.14mmol)(Aldrich)を4−ジメチルアミノピリジン(2.5mg、0.02mmol)(Aldrich)と共に添加した。溶液を撹拌しながら60〜65℃に1時間かけて加熱した。活性エステルを酢酸エチル20mLで析出し、遠心分離により分離した。暗青色固体を酢酸エチル20mLで4回洗浄し、真空乾燥させ、表題化合物(化合物A)を得た。MALDI−TOF−MS m/e [M]+ C485518 についての計算値 1135.21、実測値1135.19、λmax(HO)=673nm。
(実施例2)
実施例2の合成
Figure 2012224646
第A部:2,3,3−トリメチルインドリニン5−塩化スルホニル(XI)の調製
Figure 2012224646
市販の5−スルホ2,3,3−トリメチルインドリニンK塩(5.45g、19.6mmol)を窒素雰囲気下にて空気冷却器に取り付けた丸底フラスコの五塩化リン(PCl5、6.12g、29.42mmol、1.5当量)及びPOCl3(3mL)の混合物に添加し、120℃にて45分間激しく撹拌した。内容物を室温に冷却し、ジクロロメタンを添加し、塩化スルホニルをエーテル中25%ヘキサンで析出し、窒素雰囲気下にて濾過した。2回目を繰り返しヘキサン中10%酢酸エチルで洗浄した。固体物質は、RBFに移し、30分間真空乾燥させ、得られた粉末(XI)を更なる反応にすぐに使用した(3.2g、53%収率)。
第B部:化合物XIIの調製
Figure 2012224646
塩化スルホニルXI2.22gをアセトニトリル25mLに溶解し、0℃まで冷却した。イソニペコチン酸エチル1.35gをアセトニトリル5mLに溶解し、2分間にわたりトリエチルアミン3mLを滴下した。暗褐色溶液は、最初に黄色、次いで橙色に変化した。30分後、0℃にて撹拌し、反応混合物を室温に加温させた。反応は、TLCにより終了した(シリカゲル、ジクロロメタン中5%アセトニトリル)。溶媒をrotovapにより除去した。濃縮した粗製物質をシリカゲルのクロマトグラフィーにかけ、アセトニトリル−塩化メチレン混合物を使用して精製した(10%〜50%勾配)。黄色乾燥固体物質(XII)1.2gの収率は、43%にて実現した。IR(エステルについて1728cm−1
第C部:化合物XIIIの調製
Figure 2012224646
上記由来のスルホンアミドXII 1.2g(MW395.2、3.06mmol)を1,2−ジクロロベンゼン20mL中1,4−ブタンスルトン(20mmol)2mLと反応させ、125℃にて一晩(16時間)加熱した。エーテルで粘性溶液を析出し、10%酢酸エチルを有するヘキサンで洗浄し、暗褐色の粉末として所望の4級化塩XIII300mgを得た(収率20%)。
第D部:化合物XIVの調製
Figure 2012224646
2,3,3−トリメチル−1−(3−スルホナトブチル)−インドリニウム−5−スルホン酸塩(0.25mmol)0.1gを無水酢酸10mL中N−[5−(フェニルアミノ)−2,4−ペンタジエニルデン]アニリン一塩酸塩0.072g(MW284.8、0.25mmol)で110℃にて1時間加熱した。内容物を撹拌しながら0℃まで冷却した。4級化塩XIII0.133g(0.25mmol)を添加後、酢酸ナトリウム0.082g(1mmol、4当量)を添加した。0℃にて10分間撹拌後、フラスコを15分間にわたり室温に加温し、次いで30分間にわたり65℃に徐々に加熱した。65℃にて7時間加熱し続けた。反応の進行をHPLCにより監視し、これは、予想された染料生成物3種全ての存在及びかなり大量の所望の不斉染料(約55%)を示した。反応混合物をエーテルと混合し、これは、酢酸ナトリウムと共に染料を析出した。残留物を焼結漏斗の濾過により収集し(中間孔径)、エーテルで十分に洗浄し、乾燥させ、水に溶解し、これを分取用RPC8HPLCカラム上で精製した。3種の染料に対応する全ての分画を収集し、溶媒は、speed vacにより蒸発し、乾燥させた。各分画をMALDIにより同定した。MALDI−TOF−MS m/e [M+1]+ C435713 についての計算値 952.18、実測値952.26、λmax(HO)=758nm。
所望の不斉染料XIVを0.1g、収率42%で得た。
第E部:実施例2の調製
化合物XIV(エチルエステル)0.05gをガラスの水薬瓶20mLにおいて水1mLに溶解し、撹拌しながら0℃まで冷却した。2M水酸化ナトリウム溶液100μLを滴下し、0℃にて1時間撹拌し続けた。HPLCにより、エチルエステルのカルボン酸への完全な加水分解を示した。水溶液を5M塩酸(100μL)で中和し、次いで、speed vacにより乾燥させた。得られた化合物は、活性化のための精製を追加せず、DMF中ジスクシンイミジル炭酸塩及びDMAPを使用して30分間65℃にて活性化し、次の手順で使用した。λmax(HO)=748nm。
(実施例3)
実施例3の合成
Figure 2012224646
第A部:化合物XVの調製
Figure 2012224646
上記で得られたように、2,3,3−トリメチルインドリニン5−塩化スルホニル3.0g(9.65mmol)を乾燥アセトニトリル25mLに溶解し、0℃まで冷却した。エチル(N−メチル)グリシン酸塩1.86g(12.11mmol)をアセトニトリル5mLに溶解し、トリエチルアミン3mLを2分間にわたり滴下した。暗褐色溶液は、最初に黄色、次いで橙色に変化した。0℃にて3時間撹拌後、反応混合物を室温に加温させた。反応は、TLC(シリカゲル、ジクロロメタン中19%アセトニトリル及び1%トリエチルアミン)により終了した。溶媒をrotovapにより除去した。濃縮した粗製物質をシリカゲルのクロマトグラフィーにかけ、アセトニトリル−塩化メチレン混合物を使用して溶出した(10%〜50%勾配)。黄色物質1.7gの収率を50%にて得た。IR(エステルについて1732cm−1
第B部:化合物XVIの調製
Figure 2012224646
上記由来のスルホンアミドXV1.7g(5mmol)を1,2−ジクロロベンゼン20mL中1,4−ブタンスルトン(20mmol)2mLと反応させ、125℃にて一晩(16時間)加熱した。エーテルで粘性溶液を析出し、ヘキサン及びアセトンの混合物で洗浄し、暗褐色の粉末として所望の4級化塩1.5gを得た(収率63%)。
第C部:混合物XVIIの調製
Figure 2012224646
化合物XVI0.22g(0.55mmol)を無水酢酸10mL中N−[5−(フェニルアミノ)−2,4−ペンタジエニルデン]アニリン一塩酸塩0.157g(0.55mmol)で110℃にて1.5時間加熱した。内容物を撹拌しながら0℃まで冷却し、4級カリウム塩0.261g(0.55mmol)、1−(δ−スルホナトブチル)−2,3,3−トリメチルインドレニン−5−スルホン酸塩0.261g(0.55mmol)を添加後、酢酸ナトリウム0.1g(1.22mmol、2.2当量)を添加した。0℃にて20分間撹拌後、フラスコを15分間にわたり室温に加温し、次いで、45分間にわたり70℃に徐々に加熱した。70℃にて4時間加熱し続けた。反応の進行をHPLCにより追跡し、これは、かなり大量の所望の不斉染料を有する予想された染料生成物3種全てを示した(約50%)。反応混合物をエーテルと混合し、これは、酢酸ナトリウムと共に染料を析出した。残留物を焼結漏斗(中間孔径)の濾過により収集し、エーテルで十分に洗浄し、有機溶媒が乾燥させた。粗製染料を水に溶解し、0.2μMフィルターを通して濾過し、次いで分取用RPC8HPLCカラムで精製し、溶媒は、speed vacにより蒸発、乾燥させ、XVIIを得た(43%)。MALDI−TOF−MS m/e [M+1]+ C405313 についての計算値 912.12、実測値912.22。
第D部:化合物XVIIIの調製
Figure 2012224646
化合物XVIII0.22gを丸底フラスコにおいて水10mLに溶解し、撹拌しながら0℃まで冷却した。2M水酸化ナトリウム溶液0.5mLを滴下し、0℃にて1時間撹拌し続けた。HPLCは、エチルエステルのカルボン酸への加水分解の>98%終了を示した。水溶液を5M塩酸(0.25mL)で中和後、speed vacにより乾燥させた。得られた化合物を活性化のための精製を追加せずに次の手順に使用した。質量分析により同定を確定した(収率0.19g、90%)。
第E部:化合物XIXの調製
Figure 2012224646
XVIII150mg(0.160mmol)を乾燥DMF1mL中DCC206mg(1mmol)及びN−ヒドロキシスクシンイミド)138mg(1.2mmol)と室温にて16時間反応させた。ジシクロヘキシルウレアの析出物を遠心分離し、DMFの中間体を収集した。MALDI−TOF−MS m/e [M]+ C4250Na15 についての計算値 1025.10、実測値1025.27。
次いで、6−アミノカプロン酸(水2mL中210mg、1.6mmol)に添加した中間体を撹拌しながら0℃に冷却した。共役の進行をRPHPLCにより監視した。DMF水溶液をrotovapにより濃縮後、分取用HPLCにより精製し、化合物XIXを得た。
質量分析により精製した生成物を特徴付けた(収率110mg、69%)
第F部:実施例3の調製
化合物XIXをDSC及びDMAPで染料の乾燥DMF中溶液を65℃にて90分間加熱することにより活性化し、表題化合物を得た。
(実施例4)
実施例4の合成
Figure 2012224646
第A部:5−(SO−NMe−CHCHCHCOEt)−2,3,3−トリメチル−(3H)−インドール(XX)の調製
Figure 2012224646
乾燥窒素流下において、塩化スルホニルXI1.2g(4.0mmol)を乾燥100mL丸底フラスコに添加後、乾燥アセトニトリル25mLを添加し、溶液を氷浴で冷却した。N−メチル酪酸エチルエステル(1.5g、8.1mmol)の塩酸塩を乾燥アセトニトリル25mLに溶解し、トリエチルアミン1.2mL(8.9mmol)を添加して当該遊離塩基に変換した。溶液を冷却し、4級化塩が沈降すると、等圧添加漏斗に静かに移した。アミンを30分間にわたり激しく撹拌しながら0℃で滴下した。添加が終了すると、氷浴を除去し、1時間室温にて反応させた。溶媒をロータリーエバポレーションにより減圧除去し、カラムクロマトグラフィーにより精製した。シリカカラムをジクロロメタン中1%トリエチルアミン及び20%アセトニトリルで調製し、徐々に30%アセトニトリルに変更した。スルホンアミドXX660mg(1.7mmol、42%)を溶離剤の蒸発後に橙色油として得た。続けて、そのままの水酸化カリウムを使用して真空デシケーターにおいてスルホンアミドを一晩乾燥させ、インドレニンがその遊離塩基形態で残っているのを確認した。MALDI−TOF m/z(強度):367.0837(100%)。
第B部:1−(γ−スルホナトプロピル)−5−(SO−NMe−CHCHCHCOEt)−2,3,3−トリメチル−(3H)−インドール(XXI)の調製
Figure 2012224646
スルホンアミドXX(660mg、1.8mmol)を1,2−ジクロロベンゼン5mLに溶解し、100mL圧力容器に移した。1,3−プロパンスルトン157μL(1.82mmol)を添加後、反応容器を乾燥窒素でフラッシュし、密封し、130℃の油浴に入れた。8時間後に加熱を停止した。油性の紫色固体を、固体が微細粉末として沈降するまでアセトン5mLに続いて、ジエチルエーテル75mLで超音波処理した。紫色固体を濾過し、減圧乾燥させ、XXIを得た。MALDI−TOF m/z(強度):489.1463(100%)。
第C部:化合物XXIIの調製
Figure 2012224646
100mL圧力チューブに4級化インドレニン520mg(1.3mmol)及びN−[5−(フェニルアミノ)−2,4−ペンタジエニルイデン]アニリン一塩酸370mg(1.3mmol)を入れた。試薬は、撹拌しながら酢酸3mL及び無水酢酸3mLを添加して溶解した。チューブを乾燥窒素でフラッシュし、密封し、110℃にて3時間加熱した。室温に冷却後、ジエチルエーテル50mLを添加して生成物を析出し、740mgを生成した。
第D部:エチルエステル(XXIII)の調製
Figure 2012224646
2口100mL丸底フラスコに酢酸3mL及び無水酢酸3mLを入れた後、XXI500mg(1.0mmol)を入れた。温度を75℃に維持し、XXII560mg(1.0mmol)を2時間にわたり等量で4回添加した。最初の添加後、酢酸ナトリウム200mg(2.4mmol)を添加した。6時間後、ジエチルエーテル中に染料を析出し、濾過し、減圧乾燥させた。HPLCを使用して所望の生成物を分離した。
第E部:化合物XXIVの調製
Figure 2012224646
XXIII(125μmol)の水溶液量を水で25mL取り出し、氷浴で冷却した。冷却後、1N水酸化ナトリウム水溶液6.2mLを激しく撹拌しながら添加した。氷浴を除去し、室温にて1時間反応させた後、4℃にて一晩保存した。反応を0℃にて1N塩酸でpH7.0に中和した。溶媒を環元し、C8カラム上で脱塩反応した。相対的に純粋な生成物を分取用HPLCにより再精製した。溶離剤を除去後、生成物XXIVを乾燥アセトニトリルに溶解し、ジエチルエーテルに析出し、濾過し、真空乾燥させ、青色固体179mgを生成した。MALDI−TOF m/z(強度):884.2034(100%)。
第F部:実施例4の調製
Figure 2012224646
カルボン酸XXIV(10.7mg、12.2μmol)を乾燥ジメチルホルムアミド1mLに溶解後、ジスクシンイミジル炭酸塩4.6mg(18μmol)及びジメチルアミノピリジン2.2mg(18μmol)に溶解した。60℃にて40分間加熱反応させた。室温に冷却後、ジエチルエーテル中に活性化したエステルを析出し、0.22μmフィルター上で回収した。
(実施例5)
実施例5の合成
Figure 2012224646
マレイミドN−エチルアミントリフルオロ酢酸塩1.4mg(7.2μmol)及びジイソプロピルエチルアミン3.8μL(22μmol)を続いて乾燥ジメチルホルムアミド1mLに添加した。この溶液を乾燥スクシンイミドエステル1.0mg(1.0μmol)含有の水薬瓶に直接添加した。水薬瓶を密封し、一晩室温にて暗所で回転させた。HPLC法A:8.235分(750nm)。所望の化合物を、分取用HPLCを使用して分離した。MALDI−TOF m/z(強度):1006.3552(55%)。
(実施例6)
細胞標識
マウスの脾細胞を単一の細胞懸濁液として調製し、B細胞及びマクロファージを除去するカラム上を通過することにより、脾細胞調製物内のT細胞亜集団を富化した(R&Dキット、マウスT細胞富化カラム、MTCC500)。T細胞を遠心分離し、細胞10個の細胞ペレットを生成した。上清を細胞ペレットから除去し、化合物A10mg/mL溶液100μLを添加した。細胞を5分間室温にてインキュベートし、その後、2回の遠心分離を行い、生理緩衝液で再懸濁し、非結合の化合物Aを洗浄して除去した。細胞を蛍光顕微鏡により測定した。
(実施例7)
細胞標識及びIn Vivo画像
マウス4T1の乳腺癌細胞を遠心分離し、細胞10個の細胞ペレットを生成した。上清を細胞ペレットから除去し、化合物A10mg/mL溶液100μLを添加した。細胞を5分間室温にてインキュベートし、その後、2回の遠心分離を行い、生理緩衝液で再懸濁し、非結合の化合物Aを洗浄して除去した。細胞を蛍光顕微鏡により評価した。マウス当たり細胞5×10個にて細胞をマウスに静脈内注射し、注射直後及び注射24時間後に蛍光分子断層撮影法により生きているマウスを画像化する。4T1細胞が主に肺に転移するので、肺の蛍光発光を定量化する。
(実施例8)
塩基性条件下において、化合物Aの溶液を、ペプチドを含有するArg−Gly−Aspと化学結合させ、in vivo光学イメージング用の生体適合性蛍光分子を生成した。腫瘍細胞株HT−29(ヒト結腸癌腫/HTB−38)をATCC(米国バージニア州マナッサス)から得た。5%COを含有する湿気のある環境において、37℃にて10%FBSを補充したMcCoy培地でHT−29細胞を成長させた。指数関数的に成長する細胞をトリプシン化し、細胞3×10個/mL濃度にてハンクの平衡塩溶液に再懸濁させた。NU/NU雌マウス6〜8週齢(Charles River Laboratory、米国マサチューセッツ州ウィルミントン)を最初に乳腺脂肪体の両方にHT−29細胞3×10個を皮下注射した。1週間後、腫瘍がおよそ30mm3であった時に、マウスに蛍光分子(PBS150μL×1)を静脈内注射し、24時間後に蛍光リアクタンス系(FRI、Kodak 2000MM)システム及びVisEn製の蛍光断層撮影システム(FMT)により画像化した。
(実施例9)
塩基性条件下において、化合物Aの溶液を、生体分子を含有するビスフォスフォネートと化学結合させ、in vivo光学イメージング用の生体適合性蛍光分子を生成した。5日齢のBALB/c×CF−1F1マウスに蛍光分子(PBS15μL×1)を皮下注射し、24時間後に蛍光リアクタンスイメージング(FRI)システム(Kodak 2000MM)を使用して画像化した。骨成長領域を明白に確認することができた。
(実施例10)
本発明の化合物XのNHSエステル10mgを乾燥DMF100μLに溶解し、これに3−アジドプロピルアミン(5mg)の乾燥DMSO0μL中溶液を添加し、混合物を室温にて1時間回転させた。エーテル1mLを反応混合物に添加し、10分間遠心分離した。上清溶液を廃棄し、残留物をspeed vacにより5分間乾燥させ、水に再溶解し、RPC8semi−prepカラムで精製する。生成物に対応する分画を収集し、speed vacにより乾燥させた。
(実施例11)
本発明の化合物XのNHSエステル10mgを乾燥DMF100μLに溶解し、これに3−プロパルギルアミン(5mg)の乾燥DMSO10μL中溶液を添加し、混合物を室温にて1時間回転させた。エーテル1mLを反応混合物に添加し、10分間遠心分離した。上清溶液を廃棄し、残留物をspeed vacにより5分間乾燥させ、水に再溶解し、RPC18semi−prepカラムで精製する。生成物に対応する分画を収集し、speedvacにより乾燥させた。
(実施例12)
本発明の化合物XのNHSエステル17mgを乾燥DMF250μLに溶解し、これに2−(2−アミノエチル−ジチオ)ピリジン塩酸(11mg)の乾燥DMSO10μL中溶液及びトリエチルアミン4μLを添加し、混合物を1晩室温にて回転させた。酢酸エチル1mLを反応混合物に添加し、10分間遠心分離した。上清溶液を廃棄し、残留物をspeedvacにより5分間乾燥させ、水に再溶解し、RPC8semi−prepカラムで精製する。生成物に対応する分画を収集し、speedvacにより乾燥させた。
以上において本発明を特にその好ましい実施形態について言及しながら提示及び説明してきたが、添付の特許請求の範囲により包含される本発明の適用範囲を逸脱することなく、形態及び詳細の種々の変化が行われる場合があることは、当業者により理解されるであろう。

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  1. 本願明細書に記載された発明。
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