JP2013506023A

JP2013506023A - ７−ヒドロキシクマリン化合物の蛍光性ポリマー、それらを含む化学センサ及び７−ヒドロキシクマリンの重合性蛍光性化合物

Info

Publication number: JP2013506023A
Application number: JP2012530279A
Authority: JP
Inventors: ピエリックビュヴァ，; リュシマロス，; アランシオヴ，; ドミニクアド，
Original assignee: コミッサリアアロンネルジーアトミックエオゾンネルジーザルテルナティーフ
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: WO2011036269A1; EP2480609B1; FR2950629B1; JP5913104B2; US8993700B2; FR2950629A1; US20120178172A1; ES2661963T3; CA2774956A1; EP2480609A1; US20150253245A1

Abstract

本発明は、７−ヒドロキシクマリンの重合性蛍光性化合物、例えば、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート、のポリマー及びコポリマー、並びに上記ポリマーを含むセンサ、特に、ニトロ化化合物及び有機リン化合物、爆発性物質並びに毒性化合物を検出及び／又は分析するためのセンサに関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、７−ヒドロクマリンの蛍光性重合性化合物、より具体的にはエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートの重合により得ることが可能な蛍光性ポリマーに関する。

より具体的には、本発明は、クマリン環の電子特性及びフォトルミネセンスを変更しないか、又は実質的に変更しない重合性置換基を４位に含む、７−ヒドロキシクマリンの蛍光性（特に、極性及び疎水性）誘導体のポリマーに関する。

本発明はまた、７−ヒドロキシクマリンの新規の重合性蛍光性化合物及びその調製に関する。

本発明は更に、感受性材料としての、特にニトロ化化合物若しくは有機リン化合物、爆発性物質（explosives）及び毒性化合物を検出及び／又は分析するための、これらの蛍光性ポリマーを含むセンサに関する。

最終的に、本発明は、蛍光性プローブ、生物学的マーカー並びに蛍光性、フォトルミネセンス性及び／又はラジオルミネセンス性及び／又はカソードルミネセンス性の材料を作製するためのこれらの蛍光性ポリマーの使用に関する。

したがって、本発明の技術分野は包括的に、蛍光性ポリマーの技術分野と考えることができる。

今日、非常に多様な部門において蛍光性ポリマーに対する需要が高まっている。したがって、セキュリティの分野では、蛍光性マーキングは、偽造との戦いにとって興味深いものである（非特許文献１）。科学捜査の分野では、蛍光性マーキングは、警察の捜査に適用される（非特許文献２）。蛍光性ポリマーはまた、水中若しくは空気中の汚染物質又は毒性化合物を検出するための化学センサにおいても使用される（特許文献１、非特許文献３、非特許文献４及び特許文献２）。

蛍光性ポリマーはまた、画像化、特に共焦点顕微鏡法（非特許文献５）又は蛍光顕微鏡法の分野においても用途が見出され得る。

治療分野又は調剤分野では、蛍光性ポリマーは、生物学的リガンドとカップリングし、このようにして標的分子を検出するための試験で使用することができる（特許文献３）。

グラフィックアートの分野では、蛍光性ポリマーは、織物の捺染のための又はエングレービング（engraving）のための塗料、インクにおいて使用することができる（特許文献４）。

蛍光性ポリマーの他の新たな用途は、文献、例えば、およそ３２℃の水溶液中で相転移を受けることが知られているポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）を、ベンゾフラザン型の蛍光性誘導体（その蛍光は、溶媒の極性に依存する）とカップリングすることにより蛍光性分子温度計を開発したＵｃｈｉｙａｍａら（非特許文献６）により説明される文献にも列挙されている。

関心が、今回クマリンに向けられる場合、ウンベリフェロン（すなわち、７−ヒドロキシクマリン）は、それが紫外線範囲に位置する放射により励起される際に青色蛍光発光（３００ｎｍ、３０５ｎｍ及び３２５ｎｍ）を呈する。多くのその誘導体が、物理学、化学、生物学及び医学で非常に重要であり、様々な用途で使用されてきた（非特許文献７）。

特に、４−メチルウンベリフェロン（４ＭＵ）の励起状態での光化学特性及び光物理特性は、昔から知られており、このフルオロフォアは、ｐＨプローブとして及び色素レーザとして使用されてきた（非特許文献８、非特許文献９及び非特許文献１０）。

生物医学分野では、４ＭＵはまた、細胞の増殖及び遊走に大きく寄与する細胞外マトリクスの主要構成成分の１つであり、したがって、ある特定の悪性腫瘍の進行に関与するヒアルロン酸の合成の阻害剤であることが証明されている（非特許文献１１、非特許文献１２、非特許文献１３）。Ｙｕらによる近年のレビュー（非特許文献１４）は更に、クマリン型の１５０個を超える誘導体及び抗ＨＩＶ剤としてのそれらの有効性の研究について記載している。これに対して、親油性の４−ヘプタデシル−７−ヒドロキシクマリンは、水／脂質界面でのリン脂質二重層の特性を研究するための、又は膜界面でのｐＨ差を測定するためのプローブとして使用されている（非特許文献１５）。

従来の化学により他の実体（entities）とカップリングしやすいクマリンは、それらの本来の特性、すなわち、特に調節することができる光の吸収及び放出、並びに可逆的光二量化のため魅力的である。したがって、特定の特性を有する高分子構造（architectures）を合成するためにポリマーにそれらを使用するという考えが急速に出現した（非特許文献７）。

例えば、クマリンの光二量化特性及び光開裂特性が、液晶ポリマー及び生分解性ポリペプチドを作製するのに利用されている。他の用途には、「エレクトロルミネセンス性」ポリマーを得るという目的があり、又は更に太陽エネルギーを収集及び移動させる目的がある。

蛍光性ポリマーを得るために、幾つかの方法が存在する。最も単純な方法は、ポリマータイプのマトリクス中に蛍光性分子を分散させることからなっている。Ｃａｍｐｂｅｌｌ及びＢａｒｔｌｅｔｔ（非特許文献５）はそれによって、非重合性色素の存在下でメタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合により単分散されたポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）球体を合成している。蛍光性が強いＰＭＭＡコロイドが、このようにして得られた。

ＭｏｌｅｃｕｌａｒＰｒｏｂｅｓ（登録商標）（非特許文献１６）は、ポリスチレンミクロスフェアの中に分散される色素の性質に応じて様々な大きさ及び種々の色彩を有するポリスチレンミクロスフェア（ＦｌｕｏＳｐｈｅｒｅｓ（登録商標））を市販している。これらの蛍光性ビーズは、微量注入可能な細胞トレーサとして、抗原マーカーとして、フローサイトメトリーのために、又は更には食作用現象を研究するために、若しくは、組織中の血流を測定するために使用されている。これらのミクロスフェアは高光沢性を有し、いかなる顕著な光退色も受けないようであるが、色素がマトリクスに共有結合されてないという事実は、異相形成、及び生物学的媒体へと色素が塩析する危険性を示唆している。したがって、フルオロフォアの共有結合性グラフト化は、これらの欠点を回避するために好適である。

したがって、別の列挙される方法は、フルオロフォアとの反応性カップリングを可能にする置換基由来の非蛍光性ポリマー鎖を「後官能基化させること（post-functionalizing）」からなる。したがって、Ｓａｅｇｕｓａ（非特許文献１７）は、開環による２−メチル−２−オキサゾリンの重合、及び続く側鎖メチル基の加水分解によるポリマーの官能基化、その後の７−クマリルオキシ酢酸とのカップリングによるポリオキサゾリンの合成について説明している。

また、Ｒｈｕｍ及びＭａｔｔｈｅｗｓの文献（特許文献５）は、メタクリル酸ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）とメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）との共重合、続くＨＥＭＡの水酸基と４−カルボキシメチル−ウンベリフェロンとのカップリングに関しており、それにより非水溶性であるｐＨ指示薬が得られる。

同様に、Ｂｏｕｍａ及びＣｅｌｅｂｕｓｋｉの文献（特許文献６）は、４位に置換基を有する７−ヒドロキシクマリンの誘導体に関する。これらの置換基は、誘導体を生物学的分子とカップリングさせることを可能にする官能基を包含し、これらは通常、−ＯＨ、−ＳＨ、又は、−ＮＨ_２の末端基を有する置換基である。

しかしながら、この「後官能基化（post-functionalization）」法は、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨ_２又は−ＮＣＯのような適当な官能基を有する限られた数のポリマーにのみ適用され、またポリマー上のフルオロフォアのグラフト化のレベル又は分布のいずれも制御することができない。

これらの官能基は、重合性基として記載され得る基ではないことに留意すべきである。

モノマー又はコモノマーとして直接使用することができるフルオロフォアは、上述の不利点を排除するという利点を有する。Ｐｉｔｓｃｈｋｅら（非特許文献１８）は、３位において重合性スチレン基で置換された７−アミノクマリンに由来するモノマーの合成について説明している（以下の式１ａ）。しかしながら、３位でのクマリン環の置換は、本来のクマリン環の電子特性を激しく変更させることが知られている（特許文献５）。

それらに対して、Ｒａｔｈｂｏｎｅら（非特許文献１９）は、分子プリント（molecular print）を有する蛍光性ポリマーの合成のための７−ヒドロキシ−４−メチルクマリンアクリレートモノマー（以下の式１ｂ）の使用について説明している。しかしながら、アクリレート基による７位におけるフェノール官能基のブロッキングにより、例えば、特にｐＨ測定のような多くの用途に必須である水素結合を介した相互作用部位の損失が引き起こされる。

Ｐｉｔｓｃｈｋｅら（１ａ）、および、Ｒａｔｈｏｂｏｎｅら（１ｂ）により説明される蛍光性モノマーの構造。

概要として、この場合は色素がポリマーに共有結合的にグラフト化されておらず、それにより十分な耐久性を確保することが不可能であり、またこのことが色素の塩析の危険性を引き起こすため、ポリマー中の色素の分散は満足いくものではない。

さらに、予め形成されたポリマー鎖上での色素の反応性カップリングは、一方ではグラフト化（レベル及び分布）の制御、またそれによる材料の物理化学特性の制御が不可能であり、他方ではポリマーの数を制限するとともに、使用することができる色素のタイプを、−ＯＨ、−ＮＨ_２、−ＳＨ、−ＮＣＯ、−ＣＯＯＨのような反応性官能基を含む化合物に制限する。

最終的に、本発明者らは、限られた数の直接的に重合可能なフルオロフォアしか今日市販されておらず、重合性となるように化学的に修飾されたわずかなクマリン誘導体もクマリンの本来の特性を有さなくなることに気付いた。

したがって、上記事項を考慮すると、クマリンに由来する蛍光性化合物又はフルオロフォア、特に直接的に重合可能である（すなわち、重合性置換基が備わっている）が、クマリン環の電子特性及びフォトルミネセンスがこの重合性置換基によっては影響されないか、又は、実質的に影響されない７−ヒドロキシクマリンに由来する蛍光性化合物又はフルオロフォアが必要である。

換言すると、基本フルオロフォアとしてクマリンに由来する重合性蛍光性化合物が必要であり、ここでこの基本フルオロフォアの本来の特性、特に電子特性及びフォトルミネセンス特性が、完全に又は少なくとも大部分に関して保存される。

特に、７−ヒドロキシクマリンの特性がすべて保存され、かつ、クマリン環の７位におけるフェノール官能基（その重要性は多くの用途で既知である）が無傷のままである７−ヒドロキシクマリンに由来する重合性モノマー、すなわち、化合物を有することが可能であることは興味深い。

さらに、特に制御されるか、又は、制御されないラジカル重合方法により容易に重合することができ、したがってホモポリマー及び／又はコポリマー（例えば、ビニル、アクリル又はスチレンのホモポリマー及び／又はコポリマー）の鎖に共有結合することができるような重合性蛍光性化合物が必要である。

Obert, E.; LeBarny, P. Polymere fluorescent pour capteurphysico-chimique.仏国特許出願公開第２９００４０８号（２００６年） Hairault, L.; Pasquinet, E.; Montmeat, P.; Moreau, J.; Lere-Porte,J.-P.; Wakim, S.; Serein-Spirau, F. Chemical sensors comprising fluorescentconjugated polymers as sensitive materials, and the use of thereof for thedetection or dosage of nitrated compounds. 国際公開第２００５１０３６５３号（２００５年） Charreyre, M.-T.; Mandrand, B.; Martinho, J. M. G.; Relogio, P.;Sequeira, F. J. P. Polymeres fluorescents en solution aqueuse et procede de preparationde polymeres fluorescents solubles en solution aqueuse. 仏国特許出願公開第２８８７８９２号（２００５年） Waters, J., F. Aqueous dispersion of fluorescent pigments.国際公開第１９９６／０３１５６５号（１９９６年） Rhum, D.; Matthews, R. S. Fluorescent polymers.米国特許第５，０１９，３５０号（１９９１年） Bouma, S. R.; Celebuski, J. E. 7-Hydroxy coumarins having substitutionsin the 4 position.米国特許第５，２０８，３５０号（１９９３年）

Monfort-Windels, F., Lumiere et matiere: des interactions au servicede la lutte contre la contre-facon. L'Actualite Chimique 2007, 308-309, 108-110. Thery, E., La trace mise en lumiere dans l'enquete policiere.L'Actualite Chimique 2007, 308-309,111-112. Jenkins, A. L.; Uly, O. M.; Murray, G. M., Polymer-based lanthanideluminescent sensor for detection of the hydrolysis product of the nerve agentSoman in water. Anal. Chem. 1999, 71, 373-378. Jenkins, A. L.; Yin, R.; Jensen, J. L., Molecularly imprintedpolymer sensors for pesticide and insecticide detection in water. Analyst 2001, 126, 798-802. Campbell, A. I.; Bartlett, P., Fluorescent Hard-Sphere PolymerColloids for Confocal Microscopy. Journal of Colloid and Interface Science 2002, 256, 325-330. Uchiyama, S.; Matsumura, Y.; Silva, A. P. d.; Iwai, K., Fluorescentmolecular thermometers based on polymers showing temperature-induced phasetransitions and labeled with polarity-responsive benzofurazans. Analytical Chemistry 2003, 75, 5926-5935. Trenor, S. R.; Schultz, A. R.; Love, B. J.; Long, T. E., Coumarinsin polymers: From light harvesting to photo-cross-linkable tissue scaffolds.Chemical Reviews 2004, 104, （3059-3077）. Bardez, E.; Boutin, P.; Valeur, B., Photoinduced biprotonic transferin 4-methylumbelliferone. Chemical Physics Letters 1992, 191, 142-148. Cohen, B.; Ruppert, D., Excited state proton-transfer reactions ofcoumarin 4 in protic solvents. Journal of Physical Chemistry A 2001, 105, 7157-7164. Schulman, S. G.; Rosenberg, L. S., Tautomerization kinetics of7-hydroxy-4-methylcoumarin in the lowest excited singlet state. Journal of PhysicalChemistry 1979, 83, 447-451. Kudo, D.; Kon, A.; Yoshihara, S.; Kakizaki, I.; Sasaki, M.; Endo,M.; Takagaki, K., Effect of a hyaluronan synthase suppressor,4-methylumbelliferone, on B16F-10 melanoma cell adhesion and locomotion.Biochemical and Biophysical Research Communications 2004, 321, 783-787. Nakamura, R.; Kuwabara, H.; Yoneda, M.; Yoshihara, S.; Ishikawa, T.;Miura, T.; Nozaka, H.; Nanashima, N.; Sato, T.; Nakamura, T., Suppression ofmatrix metalloproteinase-9 by 4-methylumbelliferone. Cell Biology International2007, 31, 1022-1026. Yoshihara, S.; Kon, A.; Kudo, D.; Nakazawa, H.; Kakizaki, I.;Sasaki, M.; Endo, M.; Takagaki, K., A hyaluronan synthase suppressor,4-methylumbelliferone, inhibits liver metastasis of melanoma cells. FEBSLetters 2005, 579, 2722-2726. Donglei Yu, M. S. L. X. S. L. M.-N. K.-H. L., Recent progress in thedevelopment of coumarin derivatives as potent anti-HIV agents. MedicinalResearch Reviews 2003, 23, （3）,322-345. Pal, R.; Jr., W. A. P.; Ben-Yashar, V.; Wagner, R. R.; Barenholz,Y., Characterization of the fluorophore 4-heptadecyl-7-hydroxycoumarin: a -S-;-N- probe for the head-group region of lipid bilayers and biological membranes.Biochemistry 1985, 24 （3）, 573-581. MolecularProbes. FluoSpheres and TransFluoSpheres Microspheres forTracing. Chujo, Y.; Sada, K.; Saegusa, T., Polyoxazoline having a coumarinmoiety as a pendant group. Synthesis and photogelation. Macromolecules 1990, 23, （10）, 2693-2697. Pitschke, M.; Fels, A.; Schmidt, B.; Heiliger, L.; Kuckert, E.;Riesner, D., Polymeric fluorescent dyes for labeling of proteins and nucleicacids. Colloid and Polymer Science 1995, 273, 740-752. Rathbone, D. L.; Su, D.; Wang, Y.; Billington, D. C., Molecularrecognition by fluorescent imprinted polymers. Tetrahedron Letters 2000, 41, 123-126.

本発明の目的は、とりわけ上記に列挙した必要性を満たす重合性化合物（重合性モノマーとも呼ばれる）を提供することである。

本発明の目的は更に、上述の重合性化合物の欠点、欠陥、制限及び不利点を有さず、かつ、これらの化合物の課題を解決する重合性化合物を提供することである。

この目的及び更に他の目的は、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートである７−ヒドロキシクマリンの重合性蛍光性化合物を用いて本発明に従って達成される。

本発明による化合物は、先行技術では説明されていない。

本発明による化合物は、基本クマリン環の電子特性及びフォトルミネセンスを変更しないか、又は実質的に変更しない重合性置換基を４位に有する７−ヒドロキシクマリンの重合性極性蛍光性誘導体と定義することができる。

本発明による化合物は特に、４−メチルウンベリフェロンの誘導体（７−ヒドロキシ４−メチルクマリンとも呼ばれる）としてみなされ得る。

本発明による化合物は、上述のクマリンに基づく既知のフルオロフォアの欠点を有さず、またクマリンに基づくこれらの既知のフルオロフォアで起こる課題に対する解決法を提供する。

したがって、本発明による化合物では、一方で、本来のフルオロフォア、すなわち７−ヒドロキシクマリンの電子特性及びフォトルミネセンス特性が、具体的に４位でのクマリン環の官能基化により保存され、他方で７位の本来のフェノール官能基の接近可能性が保存される。

例えば、検出の分野での応用に関して、ｐＨ測定、及び、水素結合による他の基質又は分子との相互作用を発生させるために、この官能基が必須であるため、本発明によるモノマー、すなわち化合物でこの官能基が保存されることは極めて重要である。

本発明による結論として、直接的かつ容易に重合性となるようにクマリンの化学的に修飾された化合物が初めて提供され、それらは驚くべきことに、常に基本的なクマリン（例えば、７−ヒドロキシクマリン）の好適な特性を有する。

本発明は更に、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートを調製する方法であって、ウンベリフェロン−４−酢酸を、一方ではウンベリフェロン−４−酢酸のカルボン酸基と反応することが可能なヒドロキシル官能基である反応性官能基Ｂと、また他方ではメタクリレート基である重合性化学基Ｒとを含むメタクリル酸２−ヒドロキシエチルである化合物と反応させて、それによりウンベリフェロン−４−酢酸の該カルボン酸基と、該反応性官能基Ｂとのカップリングが起こり、それによりエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートを形成する、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートを調製する方法に関する。

本発明は、下記式（Ｉ）：
（式中、Ｇは、重合性化学基Ｒを含む置換基である）
を有する７−ヒドロキシクマリンの重合性蛍光性モノマー化合物、及び、任意の少なくとも１つの他の重合性モノマー（ＩＶ）の重合により得ることが可能である蛍光性ポリマーにも関する。

本発明の意味では重合性化学基とは、重合反応を受けることが可能な任意の基を意味する。本発明の意味での重合反応は、厳密に言うところの重合反応のみを包含するだけでなく、とりわけ縮合反応及びカップリング反応をも包含する。

有益には、上記重合性化学基Ｒは、エチレン性不飽和炭素間二重結合を含む基、縮合反応を可能にする基、及び、有機金属又は酸化剤のカップリング反応を可能にする基から選択される。

有益には、上記重合性化学基Ｒは、ビニル基、スチレン基、ジエン基、アクリル基及びメタクリル基から選択され得る。

式（Ｉ）の化合物の中でも、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートは新規の化合物である。

式（Ｉ）の化合物は、基本的なクマリン環の電子特性及びフォトルミネセンスを修飾しないか、又は、実質的に修飾しない重合性置換基を４位に有する７−ヒドロキシクマリンの極性重合性蛍光性誘導体と定義することができる。

式（Ｉ）の化合物は特に、４−メチルウンベリフェロンの誘導体（７−ヒドロキシ４−メチルクマリンとも呼ばれる）としてみなされ得る。

式（Ｉ）の化合物では、一方で、本来のフルオロフォア、すなわち、７−ヒドロキシクマリンの電子特性及びフォトルミネセンス特性が、具体的に４位でのクマリン環の官能基化により保存され、他方で、７位の本来のフェノール官能基の接近可能性が保存される。

例えば、検出の分野での応用に関して、ｐＨ測定、及び、水素結合による他の基質又は分子との相互作用を発生させるために、この官能基が必須であるため、式（Ｉ）の化合物、すなわち、モノマーでこの官能基が保存されることは極めて重要である。

結論として、式（Ｉ）の化合物は、直接的かつ容易に重合可能となるように化学的に修飾されたクマリン化合物であり、それらは驚くべきことに、すべてが常に基本的なクマリン（例えば、７−ヒドロキシクマリン）の好適な特性を有する。

式（Ｉ）の化合物は、式（ＩＩ）：
（式中、Ｈは、反応性官能基Ａを含む置換基である）
の化合物を、一方で反応性官能基Ａと反応し得る反応性官能基Ｂと、また他方で重合性化学基Ｒとを含む化合物（ＩＩＩ）と、重合性化学基Ｒを含む置換基Ｇを形成するように反応性官能基Ａと反応性官能基Ｂとのカップリングが起きる手段によって反応させる方法によって調製することができる。

この方法は、クマリンファミリーに属する蛍光性重合性モノマーを合成する方法と定義することができる。

より正確には、この方法は、４位における芳香族環の置換基が反応性官能基Ａを含むクマリン（ＩＩ）と、反応性官能基Ａと反応することが可能な反応性官能基Ｂを含む化合物（それ自体を重合性モノマーと呼ぶこともできる）とのカップリングからなる。

両方の適合性官能基Ａ及びＢを介した両方の化合物、すなわち実体（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）のカップリングは、本来のクマリンの特性、特に本来のクマリンの発光特性に影響を与えることなく、また重合性基Ｒを無傷のままにすることなく達成される。

さらに、この方法では、クマリン環の７位における重要な−ＯＨ官能基は、カップリングにより影響されない一方で、クマリンには、クマリン環の基礎的な特性に影響を及ぼさず、蛍光性化合物の容易な重合を可能にする重合性基Ｒが、４位（７位から離れている）に与えられる。

有利には、反応性官能基Ａ及び反応性官能基Ｂは、アミン基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、アジド基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アルコキシアミン基、アルデヒド基、エポキシ基、ニトリル基、マレイミド基、ハロゲノ基、水酸基、チオール基、無水物基、カルボン酸基、酸塩化物（例えば、塩化アシル）基から選択され得る。

当然のことながら、Ａ及びＢは概して、共有結合を形成するために適合性であるように、すなわち、ともに反応することが可能であるように選択される。

反応性官能基Ａは、クマリン環に直接連結されていてもよく、又はそうでなければ反応性官能基Ａは、任意に−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｓ−及び−Ｎ−から選択される１つ又は幾つかの基が介在され得る、アルキレン基、好ましくは１個〜１０個の炭素原子、更に好ましくは１個〜４個の炭素原子を有するアルキレン基のようなスペーサーアームによりクマリン環に連結されていてもよい。

続いて、反応性官能基Ａ及びスペーサーアームの全体が、化合物（ＩＩ）の置換基Ｈを形成する。

有利には、重合性化学基Ｒは、エチレン性不飽和炭素間二重結合を含む基、縮合反応を可能にする基、及び有機金属又は酸化剤のカップリング反応を可能にする基から選択される。

有利には、重合性化学基Ｒは、ビニル基、スチレン基、ジエン基、アクリル基及びメタクリル基から選択され得る。

有利には、化合物（ＩＩＩ）は、反応性官能基Ｂを含む、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、アルキルアクリルアミド、アルキルメタクリルアミド、ビニルエステル、スチレン及びジエンから選択され得る。

特に、反応性官能基Ａ及び反応性官能基Ｂの一方がカルボン酸基であってもよく、反応性官能基Ａ及び反応性官能基Ｂのもう一方が、ヒドロキシル官能基であってもよく、そのため、反応性官能基Ａと反応性官能基Ｂとのカップリングが、エステル化反応に従って起こり得る。

有利には、化合物（ＩＩ）は、ウンベリフェロン−４−酢酸であってもよく、化合物（ＩＩＩ）は、ヒドロキシル官能基である反応性官能基Ｂを有する化合物（例えば、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル）であってもよく、それにより新規化合物であるエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートが調製される。

したがって、本発明による蛍光性ポリマーは、式（Ｉ）の蛍光性モノマー化合物に由来する反復単位、及び任意に少なくとも１つの他の重合性モノマー（ＩＶ）に由来する反復単位を含む。

式（Ｉ）の化合物と同様に、本来のクマリンの特性、特に本来のクマリンの発光特性は影響を受けず、本発明によるポリマーにおいて完全に保存される。

さらに、本発明によるポリマーでは、クマリン環の７位における重要な−ＯＨ官能基は、重合により影響を受けず、依然として遊離しており、利用可能なままである。

したがって、本発明によるポリマーは、その由来元である式（Ｉ）のモノマーの有利な特性すべての利益を享受する。

本発明によるポリマーは、式（Ｉ）の蛍光性モノマー化合物の重合により得ることが可能なホモポリマーであり得る。

かかるホモポリマーは、従来技術では説明又は示唆されていない。

好ましくは、このホモポリマーは、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートの重合により得ることが可能である。

そうでなければ、本発明によるポリマーは、少なくとも１つの式（Ｉ）の蛍光性モノマー化合物と、少なくとも１つの他の共重合性モノマーとの重合により得ることが可能なランダムコポリマー、交互コポリマー又は連鎖（sequenced）（ブロック）コポリマーであり得る。

有利には、この他の共重合性モノマーは、アクリルモノマー、スチレンモノマー及びビニルモノマーから選択される。

好ましいコポリマーは、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル及びジビニルベンゼンの共重合により得ることが可能なコポリマー、好ましくはランダムコポリマー、並びにエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート、４−ビニルピリジン及びジビニルベンゼンの共重合により得ることが可能なコポリマー、好ましくはランダムコポリマーである。

本発明によるポリマーは有利には、球体、特に直径０．１μｍ〜５００μｍ、好ましくは０．１μｍ〜２００μｍを有するミクロスフェアの形態で現れ得る。

本発明によるポリマーは、基板の少なくとも１つの表面上に堆積される薄膜、又は厚膜の形態で現れる。

本発明は更に、感受性材料としての本発明によるポリマーを含むセンサに関する。

かかるセンサでの本発明によるポリマーの適用は、従来技術では説明又は示唆されていない。

有利には、このセンサは、該センサの作動が、上記ポリマーにより放出される蛍光の強度の変動の測定に基づく光センサである。

本発明は更に、１つ又は幾つかの標的化合物、分子を検出及び／又は分析するための上で規定のようなセンサの使用に関する。

好ましくは、この（これらの）標的化合物は、蒸気相において気体形態で存在する。

検出及び／又は分析対象のこれらの化合物は、特にニトロ化化合物及び有機リン化合物から選択され得る。

ニトロ化化合物は、芳香族ニトロ化合物、ニトラミン、ニトロソアミン及び硝酸エステルから選択され得る。

好ましくは、本発明による蛍光性ポリマー、及びしたがってこのポリマーを含むセンサを、爆発性物質又は毒性（特に、神経毒性）化合物、とりわけ気体を検出及び／又は分析するのに使用することができる。

最終的に本発明は、蛍光性プローブを作製するための、生物学的マーカーを作製するための、蛍光性、フォトルミネセンス性及び／又はラジオルミネセンス性及び／又はカソードルミネセンス性の材料を作製するための本発明によるポリマーの使用に関する。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明に目を通すことでより明らかとなり、その説明は、例示として付与され、限定としては付与されず、また添付の図面を参照して為される。

励起波長λ_ｘ３７０ｎｍに関する、０．０１ｇ／Ｌの４ＭＵの純エタノール溶液（曲線Ａ）及び０．０１ｇ／ＬのＵ４ＡＥＭＡの純エタノール溶液（曲線Ｂ）、２ｐｐｍのＰＭＰの添加を伴う０．０１ｇ／Ｌの４ＭＵの純エタノール溶液（曲線Ｃ）、並びに２ｐｐｍのＰＭＰの添加を伴う０．０１ｇ／ＬのＵ４ＡＥＭＡの純エタノール溶液（曲線Ｄ）の発光スペクトルを示すグラフである。４ＭＵ及びＵ４ＡＥＭＡのスペクトルは、同じ強度に正規化した。蛍光強度（ａ．ｕ．）が縦座標にプロットされ、波長（ナノメートル）が横座標（abscissae）にプロットされる。ニトロベンゼンの飽和蒸気圧で静止雰囲気下での測定のために取り付けられた蛍光測定用の石英セルの斜視図である。ニトロベンゼン（曲線Ａ）、エタノール（曲線Ｂ）、トルエン（曲線Ｃ）、アセトン（曲線Ｄ１及び曲線Ｄ２）及びメチルエチルケトン（ＭＥＫ）（曲線Ｅ）の静止蒸気の存在下での、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートに、４−ビニルピリジンに及びジビニルベンゼンに基づく蛍光性コポリマーの堆積物の蛍光強度の変動を付与するグラフである（励起波長λ_ｘ＝３２０ｎｍ、放出波長λ_Ｍ＝３９０ｎｍ、スリット＝０．１ｎｍ、周波数＝１０ｓ^−１）。蛍光強度の変動が縦座標にプロットされ（ｔ＝Ｃでの値の％）、時間（分）が横座標にプロットされる。

本発明によるポリマーを調製するのに使用することができる７−ヒドロキシクマリンの重合性蛍光性化合物又はモノマーは、下記式（Ｉ）：
（式中、Ｇは、重合性化学基Ｒを含む置換基である）
を有する。Ｒは概して、エチレン性不飽和炭素間二重結合を含む基である。

他の重合性化学基は、縮合反応を可能にする基、又は有機金属若しくは酸化剤のカップリング反応を可能にする基である。

エチレン性不飽和炭素間二重結合を含む基Ｒの中でも、ビニル基、スチレン基、ジエン基、アクリル基及びメタクリル基が言及され得る。

基Ｒは、後者の４位でクマリン環に直接連結されていてもよく、又はそうでなければ基Ｒは、結合基、例えば、概して１個〜１０個のＣ原子、好ましくは１個〜４個のＣ原子を含むアルキレン基を介してクマリン環に連結されていてもよく、これは任意に−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｓ−及び−Ｎ−から選択される１つ又は幾つかの基により介在されていてもよい。

これらの蛍光性化合物の中でも、一部、特にエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートが新規のものである。

したがって、本発明は、新規化合物としてのエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートにも関する。

式（Ｉ）の化合物を調製する方法は、７−ヒドロキシクマリン（その芳香族環の置換基は４位に反応性官能基Ａを含む）と、重合性基Ｒ及び反応性官能基Ｂ（これは、反応性官能基Ａと反応し得る）を含む重合性モノマーとのスキーム１によるカップリングからなる。

これらの２つの実体、すなわち一方は７−ヒドロキシクマリン及び他方は重合性モノマーのカップリングは、初期の７−ヒドロキシクマリンの発光特性には影響しない。

スキーム１：式（Ｉ）の重合性クマリン誘導体を合成するための原理。

反応性官能基Ａ及び反応性官能基Ｂは、アミン基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、アジド基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アルコキシアミン基、アルデヒド基、エポキシ基、ニトリル基、マレイミド基、ハロゲノ基、ヒドロキシ基、チオール基、無水物基、カルボン酸基、酸塩化物（例えば、塩化アシル）基から選択され得る。

スキーム２では、Ｒは、上で規定されるように任意のタイプの重合性化学基を表す。

反応性官能基Ａと反応することが可能な少なくとも１つの反応性官能基Ｂと、上記反応官能基Ｂ以外の重合性基Ｒとを含む任意のモノマーは、上述する方法により式（Ｉ）の重合性化合物の合成を達成するのに適切であり得る。

この重合性モノマーでは、反応性官能基Ｂ及び重合性基Ｒは、直接連結されていてもよいが、それらは概して、結合基、例えば、概して１個〜１０個のＣ原子、好ましくは１個〜４個のＣ原子を含むアルキレン基によって分離され、これらは任意に−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｓ−及び−Ｎ−から選択される１つ又は幾つかの基により介在されていてもよい。

特に適切なモノマー（その構造は以下（式（２））で示される）は、反応性官能基Ｂとして反応性アルコール官能基と、また反応性重合性基Ｒとしてメタクリル基とを有するメタクリル酸２−ヒドロキシエチルであり、Ｒ及びＢは、鎖−（ＣＯ）−Ｏ−（ＣＨ_２）_２−ＯＨにより連結される。

重合性蛍光性モノマー、すなわち、式（Ｉ）の化合物を合成するのに適したモノマーの他の非限定的な例は、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、アルキルアクリルアミド、アルキルメタクリルアミド、ビニルエステル、スチレン及びジエンのようなモノマーの機能性誘導体である。機能性誘導体とは、これらの化合物が、メタクリル基、アクリル基、ビニル基のような重合性基のほかに、上で規定されるような反応性官能基Ｂを含むことを意味する。

当業者は、官能基Ａ及び官能基Ｂから、適正なカップリング反応を付与し得るものをどのようにして選択するかを知っており、特に７位の水酸基が影響を受けないように、これらの反応の条件を容易に決定する。

特に、反応性官能基Ａと反応性官能基Ｂとの間のカップリング反応は、アルコールとカルボン酸との間のエステル化反応であってもよく、カルボン酸は等しく、反応性官能基Ａ又は反応性官能基Ｂであってもよい。

したがって、本発明の好ましい実施形態によれば、４位において酢酸基で置換された７−ヒドロキシクマリンの誘導体であり、下記式（３）を有するウンベリフェロン−４−酢酸から出発することが可能である。

４位において重合性基で置換された７−ヒドロキシクマリンの蛍光性誘導体の調製は、合成スキーム２に従って実行される。

スキーム２：７−ヒドロキシクマリンに由来する蛍光性モノマーの合成（Ｒ：重合性官能基を保有する基）。

カップリングは、ジシクロヘキシルカルボジイミド及びエチルピリジンのような窒素含有塩基の存在下で、ＴＨＦのような溶媒中にて、図４に示されるような化合物と、重合性基Ｒを保有するアルコールとの間のエステル化反応に従って遂行される。

それにより、例えば、エチレン性不飽和炭素間二重結合を含む重合性官能基Ｒを保有する７−ヒドロキシクマリンに由来する重合性蛍光性モノマーが得られる。

本発明による新規の好ましい重合性蛍光性モノマー、すなわち化合物（その合成は、上述の方法により実行することができる）は、式（４）のエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートである。

この化合物は、式（３）の化合物と、式（２）により説明されるメタクリル酸２−ヒドロキシエチルとのエステル化反応により調製することができる。

本発明によれば、ポリマー、ホモポリマー及びコポリマーは、上述されるような式（Ｉ）の重合性蛍光性モノマーの重合により調製することができ、その合成もまた、上述されている。

本発明によるポリマーはホモポリマーであってもよく、すなわち、ホモポリマーは、式（Ｉ）の単一モノマー化合物から調製される。換言すると、ホモポリマーは、モノマー、すなわち、式（Ｉ）の化合物に由来する単一反復単位からなる。

かかるホモポリマーは、任意の既知の重合方法によって調製することができる。しかしながら、好ましくは、このホモポリマーは、制御されるか又は制御されないラジカル重合方法により調製される。

本発明によるホモポリマーは概して、１〜１０，０００、好ましくは５〜１００の重合度ｎを有する。

特に、本発明は、式（６）の化合物であるエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートの重合により得ることが可能であるホモポリマーに関する。

これらのホモポリマーは、式（５）：
（式中、ｎは、１〜１０，０００、好ましくは５〜１００の整数である）
によって示される。

エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートから調製される式（５）のホモポリマーは予期せぬことに、単一の特性を有することが示された。

実際に、およそ１２０の重合度ｎに相当するホモポリマーは、それがテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中に可溶化される場合にＬＣＳＴ（下限臨界溶液温度）タイプの温度遷移を有することが観察された。

したがって、室温では、ＴＨＦ中のポリマー溶液は単相である。溶液が加熱されると、相分離及び二相混合物が観察される。この現象は完全に可逆的であり、サンプルを室温に戻させると、透明で澄んだ溶液に戻る。

ペンダント型のクマリニル基は実際に、この遷移の存在を正当化し得る「単位内」Ｈ結合（式６）又は「単位間／鎖間」Ｈ結合（式７）を形成することができる。それにより、この本来の特性は、例えば、蛍光性温度計を作製するのに利用することができる。

したがって、このタイプの蛍光性モノマーの合成に関連する別の興味深い新機軸は、分子内水素結合を形成することが可能であることであり、それに由来するポリマーに単一の特性を提供する。

代替的には、本発明によるポリマーは、コポリマーであってもよく、すなわち、したがってコポリマーは、すべてが式（Ｉ）を有する幾つかの本発明によるモノマーの重合によって、又は１つ又は複数の本発明による式（Ｉ）のモノマー及び１つ又は幾つかの他の重合性モノマーの重合によって調製される。

この（これらの）他の共重合性モノマーは、（メタ）アクリル酸モノマー、スチレンモノマー及びビニルモノマーから選択され得る。

これらの他の共重合性モノマーの例は、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸シアノエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジビニルベンゼン、４−ビニルピリジンである。

本発明による蛍光性コポリマーは、コモノマーの反応性比に応じて、ランダムコポリマー、交互コポリマー又は連鎖（ブロック）コポリマーであり得る。

好ましいコポリマーは、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル及びジビニルベンゼンの共重合によって得ることが可能であるコポリマー、並びにウンベリフェロン−４−エチルアセテート−２−メタクリレート、４−ビニル−ピリジン及びジビニルベンゼンの共重合により得ることが可能であるコポリマーである。

本発明による式（Ｉ）の蛍光性モノマーから、及び別の重合性モノマーから調製される本発明によるコポリマーでは、本発明による式（Ｉ）の蛍光性モノマーの重合度ｎは概して、１〜１０，０００、好ましくは５〜１００であり、他のモノマーの重合度ｎ’は概して、１〜１０，０００、好ましくは５〜１００である。

式（８）は、例として、本発明による式（Ｉ）の重合性蛍光性モノマー、すなわちエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート及び別の重合性モノマーＰの共重合に由来する蛍光性コポリマーを示す。

この式（８）（式中、ｎ及びｎ’は上で規定する通りである）で示されるコポリマーは、ランダムコポリマー、又は交互コポリマー、又はブロックコポリマーであり得る。

さらに、本発明によるコポリマーは、水溶性であってもよく、又はそうでなければ有機溶媒中に可溶性であってもよいが、ホモポリマーは一般的に、単に有機可溶性である。本発明によるポリマーのこの溶解度は、これらのポリマーから薄膜を調製するのに特に興味深いことが判明される。

とりわけ水へのそれらの溶解度を、コモノマーそれぞれの性質及び比率を調節することによって当業者は容易に制御することができる。したがって、コポリマーが水に可溶性であることが望ましい場合、他の重合性モノマーは、求められる溶解度が得られるような比率で、当業者に既知の親水性モノマーから選択される。

本発明によるコポリマーは、任意の既知の重合方法によって調製することができる。しかしながら、好ましくは、これらのコポリマーは、制御されるか又は制御されないラジカル重合方法により調製される。これはコモノマーの反応比に従って上記で指定された場合、得られるコポリマーは、ランダムコポリマー、交互コポリマー又はブロックコポリマーであってもよく、ポリマーの溶解度を、コモノマーそれぞれの性質及び比率を適切に選択することによって、当業者は制御することができる。

本発明によるポリマーは、任意の形態で現れ得る。

本発明によるポリマーは有利には、球体、特に直径０．１μｍ〜５００μｍ、好ましくは０．１μｍ〜２００μｍの直径を有するミクロスフェアの形態で現れ得る。

本発明によるポリマーは、ポリマー全体を検出又は分析対象の化合物に接近しやすくするように、モノリス、例えば、円筒体、好ましくは幾らかの多孔度を有する円筒体の形態で現れ得る。

本発明によるポリマーはまた、フィルムとして現れ得る。

これらのフィルムは、一般的に基板の少なくとも１つの表面上に堆積される薄膜であってもよい。平面基板の場合、この薄膜は、基板の片面又は両面を覆っていてもよい。

本発明によるポリマーが薄膜として現れる場合、後者は概して、１０オングストローム〜１００ミクロンの厚さを有する。

かかるフィルムは、基板の表面上に薄膜を調製するための当業者に既知の任意の方法によって、例えば、
噴霧、スピンコーティング又はドロップコーティングによって、
浸漬コーティングによって、
ラングミュア−ブロジェット技法によって、
電気化学的堆積によって、
ｉｎｓｉｔｕでの（すなわち、基板の表面上に直接的な）重合によって、
調製することができる。

本発明によるポリマーは概して、アセトン、クロロホルム、ＴＨＦ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、ＮＭＰのような有機溶媒中で溶解度を有し、これらの有機溶媒は、溶液中で薄膜を調製する方法において使用するのに特に適切なものにする。

本発明によるポリマーはまた、厚（一般的に自立）膜として現れ得る。

かかる厚膜は概して、１００μｍ〜１ｍｍ又は数ｍｍ（例えば、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ）の厚さを有し、噴霧、ｉｎｓｉｔｕ重合、ハンドコーティング、高温圧縮、押出によって調製することができる。

本発明は更に、感受性材料として上記ポリマー（どんな形態であってもよい）を含むセンサに関する。

例えば、薄膜の形態で又はミクロスフェアとしてポリマーを含むこれらのセンサは、特に光センサであってもよく、その作動は、ポリマーにより放出される蛍光の強度における変動を測定することに基づいている。

蛍光に基づく光センサの作動原理は、ＭｏｌｅｃｕｌａｒＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００２，Ｅｄ．ＷＩＬＥＹＶＣＨ，ＮｅｗＹｏｒｋにおいてＢ．Ｖａｌｅｕｒにより説明されている。概して、これらのセンサは、光学的品質のガラスで作製された基板を含み、それらの面の一方が、感受性材料の薄膜で覆われている。感受性材料によって放出される蛍光の強度は、この材料の発光スペクトル全体にわたって測定することができる。しかしながら、発光波長で蛍光強度の測定を実施することが好ましく、それにより励起波長自体に関して最大強度値が付与され、蛍光強度を獲得するための最良のシグナル／ノイズ比が導かれる。

感受性材料として先で規定されるようなポリマーを含むセンサは、多くの利点、特に
ニトロ化化合物、特に芳香族ニトロ化合物及び有機リン化合物を、これらの化合物に対する特異性と併せて高感度で検出することができる能力（それらが、１ｐｐｍ（百万分率）未満、及び更にはｐｐｍの１０分の１未満の濃度でそれらの存在を検出することが可能であるため）、
応答迅速性及びこの応答の再現性、
経時的な性能の安定性及び結果として、非常に満足のいく寿命、
連続的に作動することができること、
一連のセンサの生産に適合した製造コスト（非常に少量のポリマー（すなわち、実際には数ミリグラム）がセンサを生産するのに必要とされる）、並びに
小型化の実現性、及び結果として、容易に輸送可能であり、かつ任意のタイプの場所で操作することが可能であるという実現性
を有することが判明した。

これらのセンサは特に、１つ又は幾つかの標的化合物、分子を検出及び／又は分析するのに使用することができる。

これらの標的化合物は、固体形態、液体形態又は気体形態（蒸気）で現れ得るが、好ましくはこれらの化合物は、蒸気相において気体形態で存在する。

換言すると、化学的検出の分野では、本発明による蛍光性ポリマーは、蒸気相における標的分子の存在を示すことが可能であることが判明した。検出は、例えば、フィルムが標的分子の蒸気に暴露される場合にポリマーの蛍光の変動の測定に基づく。

検出の感度、選択性及び可逆性により規定される品質は、大部分に関して、感光性層の特性により調整され、本発明による蛍光性ポリマーが、化合物を検出及び／又は分析する目的でのこのタイプの用途に関して特に興味深いフォトルミネセンス特性を有することを見出した。

検出及び／又は分析対象の化合物は特に、ニトロ化化合物及び／又は有機リン化合物から選択され得る。

芳香族ニトロ化合物の例としては、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、トリニトロベンゼン、ニトロトルエン、ジニトロトルエン、トリニトロトルエン、ジニトロフルオロベンゼン、ジニトロトリフルオロメトキシベンゼン、アミノジニトロトルエン、ジニトロトリフルオロメチルベンゼン、クロロジニトロトリフルオロメチルベンゼン、ヘキサニトロスチルベン又は更にはトリニトロフェノール（又はピクリン酸）が言及され得る。

ニトラミンの例としては、シクロテトラメチレンテトラニトラミン（又はオクトゲン）、シクロトリメチレントリニトラミン（又はヘキソゲン）及びトリニトロフェニルメチルニトラミン（又はテトリル）が言及され得るのに対して、ニトロソアミンは、例えば、ニトロソジメチルアミンである。

硝酸エステルの例としては、ペントライト、二硝酸エチレングリコール、二硝酸ジエチレングリコール、ニトログリセリン又はニトログアニジンが言及され得る。

有機リン化合物の例としては、サリン、ＶＸ、タブン、ソマン、シクロサリン、ジイソプロピルフルオロホスホネート（ＤＦＰ）、アミトン又はＶＧ、パラチオン、ジメトキシメチルホスホネート（ＤＭＭＰ）が言及され得る。

好ましくは、本発明による蛍光性ポリマー、及びしたがってこのポリマーを含むセンサは、爆発性物質又は毒性（特に、神経毒性）化合物、特に気体（有機リン系殺虫剤を含む）を検出及び／又は分析するのに使用することができる。

例えば、蛍光性モノマーであるエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル及びジビニルベンゼンの共重合により得られるポリマーのフィルム（実施例５を参照）は予期せぬことに、有機リン神経毒性ガスを模倣する作用物質であるクロロリン酸ジエチル蒸気（式９）の存在下で、３９０ｎｍでのその蛍光強度の増加を有する。さらに、蛍光性モノマーであるエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート、４−ビニルピリジン及びジビニルベンゼンの共重合により得られるポリマーのフィルムは、芳香族ニトロ爆発性物質を模倣する作用物質であるニトロベンゼン蒸気（式１０）の存在下で３９０ｎｍにて蛍光減衰を有する（実施例５を参照）。

したがって、本発明の蛍光ポリマーは、化学的検出に利用することができる蛍光発光特性を有する。

センサの感受性材料としてのそれらの使用に加えて、本発明によるポリマーは、蛍光性プローブを作製するために、生物学的マーカーを作製するために、蛍光性、フォトルミネセンス性及び／又はラジオルミネセンス性及び／又はカソードルミネセンス性の材料を作製するために使用され得る。かかる材料は特に、撮像装置及び完全固体有機レーザを作製する際にそれらの用途が見出される。

したがって、撮像装置では、基板上に堆積された蛍光性ポリマーが、光子、電子、放射線を捕捉して、それを蛍光性にさせる。放出される光をＣＣＤカメラを介して回収し、時空分析を実行することを可能にする。

固体有機レーザでは、溶液中のクマリンのような液体蛍光源が、ポリマーで置き換えられる。

本発明はこれより、例示として付与されるものであり、限定としては付与されない下記実施例を参照して説明される。

実施例１：モノマーであるエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート（Ｕ４ＡＥＭＡ）の合成

フラスコ中に、ウンベリフェロン−４−酢酸１ｇ（４．５ｍｍｏｌ）及び非安定化無水テトラヒドロフラン４０ｍＬを導入して、黄色の透明で澄んだ溶液が得られる。次に、非安定化無水テトラヒドロフラン３５ｍＬ中に事前に溶解させたエチルピリジン０．４８ｇ（４．５ｍｍｏｌ）、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル２．９６ｇ（２２．５ｍｍｏｌ）及びジシクロヘキシルカルボジイミド０．９４ｇ（４．５ｍｍｏｌ）を、光を避けて溶液に添加する。混合物を室温で５時間攪拌する。濾過によりジシクロヘキシル尿素析出物を除去した後、光を避けて、溶媒を蒸発させる。生成物を、ヘプタン／アセトン（３：１（ｖ／ｖ））混合物で溶出させたシリカゲルカラム上で精製される。溶媒の蒸発後、純粋な生成物が、淡黄色固体として得られる。乾燥後、収率６８％が得られる。

フルオロフォアの官能基化は実際に、その蛍光特性に対してどんな結果も伴わないことを確認するために、本発明者らは、４−メチルウンベリフェロン（４ＭＵ）及びエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート（Ｕ４ＡＥＭＡ）のエタノール溶液（０．０１ｇ／Ｌ）の発光スペクトルを比較した。図１は、得られた結果及びホスホン酸（ピナコリルメチルホスホネート、すなわちＰＭＰ、２ｐｐｍ）の溶液の添加の効果を示す。

図１は、４ＭＵの官能基化が、１０ｎｍの深色シフトにより発光スペクトル上で表わされることを示し、それによりその電子特性は顕著に修飾されなかったことが示される。それにより官能基化されたフルオロフォアは依然として、媒質中の酸の存在に対して感受性のままであり、４６０ｎｍで蛍光の減衰を受ける。

実施例２：ホモポリマーであるポリ（エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート）（ポリＵ４ＡＥＭＡ）の合成

三つ口フラスコ中に、Ｕ４ＡＥＭＡ３００ｍｇ（０．９ｍｍｏｌ）及び開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）６ｍｇ（およそ２重量％）を、非安定化無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１２ｍＬ中に溶解させて、黄色い透明な澄んだ溶液が得られる。混合物を、光を避けて超音波浴中に５分間入れる。続いて、フラスコを冷却器の上に載せて、氷浴中に入れ、その一方でアルゴンバブリングを溶液中で１０分間実行する。反応混合物を、磁器攪拌及び弱いアルゴンフラッシング、掃引（sweeping）を用いて６０℃で２０時間加熱する。

形成されたポリマーをエーテル２００ｍＬから析出させる。続いて、析出物を濾過して、洗浄する。得られた固体をＴＨＦ中に取り、続いて再び、エーテルから析出させる。濾過及びすすぎ後、固体を、その質量が一定になるまで乾燥させる。

ポリマーは、収率５２％で蛍光性の黄色固体として回収される。

実施例３：コポリマーであるポリ（ウンベリフェロン−４−エチルアセテート−２−メタクリレート−コ−スチレン）の合成
冷却器の上に載せた完全に乾燥させた三つ口フラスコ中に、Ｕ４ＡＥＭＡ５ｍｇ（１５μｍｍｏｌ）及びＡＩＢＮ２０ｍｇ（およそ２重量％）を、非安定化無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）２０ｍＬ中に溶解させて、アルゴン下で導入させる。次に、精製スチレン１ｇ（９．６ｍｍｏｌ）をアルゴン下で添加する。続いて、フラスコを氷浴中に入れて、その一方で、アルゴンバブリングを溶液中に２０分間実行させる。不活性雰囲気下の反応混合物を、磁気撹拌しながら６０℃で４０時間加熱する。形成されたポリマーをメタノール２００ｍＬから析出させる。続いて、析出物を濾過して、洗浄する。得られた固体をＴＨＦ中に取り、続いて再び、メタノールから析出させる。濾過及びすすぎ後、固体を、一定質量になるまで乾燥させる。ポリマーは、収率２％で蛍光性の白色固体として回収する。

実施例４：エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート、ジビニルベンゼン及び２−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合による蛍光性ミクロスフェアの析出による合成
単口フラスコ中に、アセトニトリル／トルエン（３：１（ｖ／ｖ））混合物を導入する。続いて、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル及びジビニルベンゼンを、それぞれ１：５のモル比で導入して、その結果、溶媒の混合物は９６．５％の体積パーセントを表す。蛍光性モノマーを他のモノマーに対して１ｍｏｌ％の量で添加する。開始剤（ＡＩＢＮ、２重量％）を１度添加したら、合成混合物を超音波浴中に５分間入れる。１０分間のアルゴンバブリング、続く５分間のフラッシング、掃引が実施される一方で、混合物は氷浴中で維持される。次に、フラスコを回転アーム上に取り付けて、油浴中にフラスコを浸漬させながら、約４５℃で軸周りにフラスコを回転させる。続いて温度傾斜を適用させ、それにより油浴の温度を２時間以内に２０℃から６０℃にさせる。次に、１０ｒｐｍでのフラスコの回転とともに、反応媒質を６０℃で１８時間加熱する。

形成された球状粒子は、０．４５μｍのミリポア膜上で真空下での濾過により、又は１１，０００ｒｐｍで１０分間の遠心分離（遠心分離機Ｓｉｇｍａ６Ｋ１５、ＦｉｓｃｈｅｒＢｉｏｂｌｏｃｋＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）により回収される。

反応しなかったモノマーの抽出は、メタノール／酢酸混合物（９：１（ｖ／ｖ））を用いたソックスレー抽出によって一晩実施する（約２０分毎に抽出器を空にする）。続いて、中性ｐＨに達するまで、材料をメタノールで洗浄する。アセトンによる最後の洗浄を実行した後、動的真空下で４０℃で一晩乾燥させる。

直径２μｍを有する粒子からなる白色粉末が、最終的に得られる（収率２５％）。

実施例５：
蛍光性ミクロスフェアは、単にメタクリル酸２−ヒドロキシエチルを４−ビニルピリジンで置き換えることによって、実施例４で記載される手順に従って合成する。

石英基板２上へ配置させる両面性接着剤上に、これらの蛍光性ミクロスフェアの堆積物が達成された後、図２で図式化されるように、石英基板２を、液体ニトロベンゼン４を含有する蛍光用の石英セル１へ導入する。石英基板２は、サンプルホルダー３によって支持される。このようにして、密封したセルは、ニトロベンゼンの飽和蒸気圧（１８０ｐｐｍ）で存在する。

図３は、経時的なミクロスフェアの蛍光強度の変化（３２０ｎｍの励起波長に関して３９０ｎｍで測定される）を示し、これは、サンプルをセルに導入してすぐに行われる。続いて、同じ実験を、様々な揮発性溶媒、すなわちエタノール、トルエン、アセトン及びメチルエチルケトンの静止蒸気の存在下で蛍光性ミクロスフェアを用いて実行する。したがって、１時間後に、ポリマーの蛍光は、ニトロベンゼンの静止蒸気の存在下ではほぼ完全に消滅する一方で、蛍光は、通常の有機溶媒の蒸気の存在下ではほんの±１０％だけ変化することが観察される（しかしながら、その飽和蒸気圧ははるかに高い）。さらに、ニトロベンゼン蒸気による蛍光減衰は非常に速い。堆積物をセルに導入すると、シグナルは即座に低下し、初期蛍光の５０％が５分以内に消滅する。したがって、上述の蛍光性ミクロスフェアは、芳香族ニトロ化合物の蒸気の存在を示すことが可能であり、化学的検出における用途に使用されることが可能である。

［参考文献］
[1]Monfort-Windels, F., Lumiere et matiere: des interactions
au service de la lutte contre la contre-facon. L'Actualite Chimique 2007, 308-309, 108-110.
[2]Thery,
E., La trace mise en lumiere dans l'enquete policiere. L'Actualite Chimique 2007, 308-309, 111-112.
[3]Obert,
E.; LeBarny, P. Polymere fluorescent pour capteur physico-chimique.
FR-A1-2900408, 2006.
[4]Jenkins,
A. L.; Uly, O. M.; Murray, G. M., Polymer-based lanthanide luminescent sensor
for detection of the hydrolysis product of the nerve agent Soman in water.
Anal. Chem. 1999, 71, 373-378.
[5]Jenkins,
A. L.; Yin, R.; Jensen, J. L., Molecularly imprinted polymer sensors for
pesticide and insecticide detection in water. Analyst 2001, 126, 798-802.
[6]Hairault,
L.; Pasquinet, E.; Montmeat, P.; Moreau, J.; Lere-Porte, J.-P.; Wakim, S.;
Serein-Spirau, F. Chemical sensors comprising fluorescent conjugated polymers
as sensitive materials, and the use of thereof for the detection or dosage of
nitrated compounds. WO-A-2005103653 Application 2005.
[7]Campbell,
A. I.; Bartlett, P., Fluorescent Hard-Sphere Polymer Colloids for Confocal
Microscopy. Journal of Colloid and Interface Science 2002, 256, 325-330.
[8]Charreyre,
M.-T.; Mandrand, B.; Martinho, J. M. G.; Relogio, P.; Sequeira, F. J. P. Polymeres
fluorescents en solution aqueuse et procede de preparation de polymeres
fluorescents solubles en solution aqueuse. FR-A1-2887892, 2005.
[9]Waters,
J., F. Aqueous dispersion of fluorescent pigments. WO-A-1996/031565 Application
1996.
[10]Uchiyama,
S.; Matsumura, Y.; Silva, A. P. d.; Iwai, K., Fluorescent molecular
thermometers based on polymers showing temperature-induced phase transitions
and labeled with polarity-responsive benzofurazans. Analytical Chemistry 2003, 75, 5926-5935.
[11]Trenor,
S. R.; Schultz, A. R.; Love, B. J.; Long, T. E., Coumarins in polymers: From
light harvesting to photo-cross-linkable tissue scaffolds. Chemical Reviews 2004, 104, (3059-3077).
[12]Bardez,
E.; Boutin, P.; Valeur, B., Photoinduced biprotonic transfer in
4-methylumbelliferone. Chemical Physics Letters 1992, 191, 142-148.
[13]Cohen,
B.; Ruppert, D., Excited state proton-transfer reactions of coumarin 4 in
protic solvents. Journal of Physical Chemistry A 2001, 105, 7157-7164.
[14]Schulman,
S. G.; Rosenberg, L. S., Tautomerization kinetics of 7-hydroxy-4-methylcoumarin
in the lowest excited singlet state. Journal of Physical Chemistry 1979, 83, 447-451.
[15]Abdel-Mottaleb,
M. S. A.; El-Sayed, B. A.; Abo-Aly, M. M.; El-Kady, M. Y., Fluorescence
properties and excited state interactions of 7-hydroxy-4-methylcoumarin laser
dye. Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry 1989, 46, 379-390.
[16]Kudo,
D.; Kon, A.; Yoshihara, S.; Kakizaki, I.; Sasaki, M.; Endo, M.; Takagaki, K.,
Effect of a hyaluronan synthase suppressor, 4-methylumbelliferone, on B16F-10
melanoma cell adhesion and locomotion. Biochemical and Biophysical Research
Communications 2004, 321, 783-787.
[17]Nakamura,
R.; Kuwabara, H.; Yoneda, M.; Yoshihara, S.; Ishikawa, T.; Miura, T.; Nozaka,
H.; Nanashima, N.; Sato, T.; Nakamura, T., Suppression of matrix
metalloproteinase-9 by 4-methylumbelliferone. Cell Biology International 2007,
31, 1022-1026.
[18]Yoshihara,
S.; Kon, A.; Kudo, D.; Nakazawa, H.; Kakizaki, I.; Sasaki, M.; Endo, M.;
Takagaki, K., A hyaluronan synthase suppressor, 4-methylumbelliferone, inhibits
liver metastasis of melanoma cells. FEBS Letters 2005, 579, 2722-2726.
[19]Donglei
Yu, M. S. L. X. S. L. M.-N. K.-H. L., Recent progress in the development of
coumarin derivatives as potent anti-HIV agents. Medicinal Research Reviews
2003, 23, （3）, 322-345.
[20]Pal,
R.; Jr., W. A. P.; Ben-Yashar, V.; Wagner, R. R.; Barenholz, Y.,
Characterization of the fluorophore 4-heptadecyl-7-hydroxycoumarin: a -S-; -N- probe
for the head-group region of lipid bilayers and biological membranes.
Biochemistry 1985, 24 （3）, 573-581.
[21]MolecularProbes.
FluoSpheres and TransFluoSpheres Microspheres for Tracing.
[22]Chujo,
Y.; Sada, K.; Saegusa, T., Polyoxazoline having a coumarin moiety as a pendant
group. Synthesis and photogelation. Macromolecules 1990, 23, （10）, 2693-2697.
[23]Rhum,
D.; Matthews, R. S. Fluorescent polymers. US-A-5,019,350, 1991.
[24]Bouma,
S. R.; Celebuski, J. E. 7-Hydroxy coumarins having substitutions in the 4
position. US-A-5,208,350, 1993.
[25}Pitschke,
M.; Fels, A.; Schmidt, B.; Heiliger, L.; Kuckert, E.; Riesner, D., Polymeric
fluorescent dyes for labeling of proteins and nucleic acids. Colloid and
Polymer Science 1995, 273, 740-752.
[26]Rathbone,
D. L.; Su, D.; Wang, Y.; Billington, D. C., Molecular recognition by
fluorescent imprinted polymers. Tetrahedron Letters 2000, 41, 123-126.

Claims

エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートである７−ヒドロキシクマリンの重合性蛍光性化合物。
ウンベリフェロン−４−酢酸を、一方ではウンベリフェロン−４−酢酸のカルボン酸基と反応することが可能なヒドロキシル官能基である反応性官能基Ｂと、また他方ではメタクリレート基である重合性化学基Ｒとを含むメタクリル酸２−ヒドロキシエチルである化合物と反応させて、それによりウンベリフェロン−４−酢酸の該カルボン酸基と、該反応性官能基Ｂとのカップリングが起こり、それによりエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートを形成する、請求項１に記載の化合物を調製する方法。
下記式（Ｉ）：
（式中、Ｇは、重合性化学基Ｒを含む置換基である）
を有する７−ヒドロキシクマリンの重合性蛍光性モノマー化合物、及び任意に少なくとも１つの他の重合性モノマー（ＩＶ）の重合により得ることが可能であるポリマー。
式（Ｉ）の化合物の前記重合性化学基Ｒが、エチレン性不飽和炭素間二重結合を含む基、縮合反応を可能にする基、及び有機金属又は酸化剤のカップリング反応を可能にする基から選択される、請求項３に記載のポリマー。
式（Ｉ）の化合物の前記重合性化学基Ｒが、ビニル基、スチレン基、ジエン基、アクリル基及びメタクリル基から選択される、請求項４に記載のポリマー。
式（Ｉ）の化合物が、エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートである、請求項４又は５に記載のポリマー。
式（Ｉ）の蛍光性モノマー化合物の重合により得ることが可能なホモポリマーである、請求項３〜６のいずれか一項に記載のポリマー。
エチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテートの重合により得ることが可能なホモポリマーである、請求項７に記載のポリマー。
少なくとも１つの式（Ｉ）の蛍光性モノマー化合物、及び少なくとも１つの他の共重合性モノマーの重合により得ることが可能なランダムコポリマー、交互コポリマー又はブロックコポリマーである、請求項３〜６のいずれか一項に記載のポリマー。
前記他の共重合性モノマーが、アクリルモノマー、スチレンモノマー及びビニルモノマーから選択される、請求項９に記載のポリマー。
ウンベリフェロン−４−エチルアセテート−２−メタクリレート、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル及びジビニルベンゼンの共重合により得ることが可能なコポリマー、好ましくはランダムコポリマー、又はエチル−２−メタクリレートウンベリフェロン−４−アセテート、４−ビニルピリジン及びジビニルベンゼンの共重合により得ることが可能なコポリマー、好ましくはランダムコポリマーである、請求項１０に記載のポリマー。
球体、特に直径０．１μｍ〜５００μｍ、好ましくは０．１μｍ〜２００μｍを有するミクロスフェアの形態で現れる、請求項３〜１１のいずれか一項に記載のポリマー。
基板の少なくとも１つの表面上に堆積される薄膜、又は厚膜の形態で現れる、請求項３〜１２のいずれか一項に記載のポリマー。
感受性材料としての請求項３〜１３のいずれか一項に記載のポリマーを含むセンサ。
光センサであり、該光センサの作動が前記ポリマーにより放出される蛍光の強度の変動の測定に基づく、請求項１４に記載のセンサ。
１つ又は幾つかの標的化合物、分子を検出及び／又は分析するための請求項１４又は１５に記載のセンサの使用。
前記標的化合物が、蒸気相において気体形態で存在する、請求項１６に記載の使用。
前記標的化合物が、ニトロ化化合物及び有機リン化合物から選択される、請求項１６又は１７に記載の使用。
爆発性物質若しくは毒性（特に、神経毒性）化合物を検出及び／又は分析するための、請求項１６に記載の使用。
蛍光性プローブを作製するための、生物学的マーカーを作製するための、蛍光性、フォトルミネセンス性及び／又はラジオルミネセンス性及び／又はカソードルミネセンス性の材料を作製するための請求項３〜１３のいずれか一項に記載のポリマーの使用。