JP2018150293A - Caged compound and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoresponsive caged compound that can suppress biological damage, has an excellent quantum yield, and can perform efficiently spatiotemporal control of biologically active material such as amino acid, and a method for producing the photoresponsive caged compound.SOLUTION: A caged compound is represented by a formula (1) (where Ris a methoxy group or a diethylamino group, Ris a hydrogen atom or a methoxy group, and Ris a nitro group or a dimethylamino group).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、光応答性のケージド化合物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a photoresponsive caged compound and a method for producing the same.

従来、生物活性に重要な官能基を光解除性保護基で保護(修飾)して不活性化しておき、光を照射することにより、光解除性保護基による保護が解除されて、活性を示す(即ち、生理活性物質を発生する)ケージド化合物(Caged compounds)が知られている。   Conventionally, a functional group important for biological activity is protected (modified) with a photo-releasable protective group to inactivate it, and irradiation with light releases the protection by the photo-releasable protective group, and exhibits activity There are known caged compounds (that generate bioactive substances).

より具体的には、例えば、ジイソプロピルエチルアミンの存在下で、カルボン酸とアセトキシメチルブロミドとのエステル化反応を行うことにより製造されるケージド化合物が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   More specifically, for example, a caged compound produced by performing an esterification reaction between a carboxylic acid and acetoxymethyl bromide in the presence of diisopropylethylamine is disclosed (for example, see Patent Document 1).

特開2015−124171号公報JP2015-124171A

しかし、上記従来のケージド化合物は、短波長で励起するベンゾフラン骨格を有するため、照射する光が紫外光(波長:330〜370nm)となり、結果として、生体損傷を引き起こすという問題があった。   However, since the conventional caged compound has a benzofuran skeleton excited at a short wavelength, there is a problem in that the irradiated light becomes ultraviolet light (wavelength: 330 to 370 nm), and as a result, biological damage is caused.

また、上記従来のケージド化合物においては、ベンゾフラン骨格が分解してしまうため、量子収率が低いという問題があった。   Further, the conventional caged compound has a problem in that the quantum yield is low because the benzofuran skeleton is decomposed.

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、生体損傷を抑制することができるとともに、量子収率に優れ、アミノ酸等の生理活性物質の時空間制御を効率よく行うことができる光応答性のケージド化合物及びその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and can suppress living body damage, is excellent in quantum yield, and can efficiently perform spatiotemporal control of physiologically active substances such as amino acids. An object is to provide a photoresponsive caged compound and a method for producing the same.

上記目的を達成するために、本発明のケージド化合物は、下記式(1)で表されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the caged compound of the present invention is represented by the following formula (1).

(式中、Rはメトキシ基またはジエチルアミノ基を示し、Rは水素原子またはメトキシ基を示し、Rはニトロ基またはジメチルアミノ基を示す。) (In the formula, R 1 represents a methoxy group or a diethylamino group, R 2 represents a hydrogen atom or a methoxy group, and R 3 represents a nitro group or a dimethylamino group.)

本発明のケージド化合物によれば、生体損傷を抑制することができるとともに、量子収率に優れ、アミノ酸等の生理活性物質の時空間制御を効率よく行うことが可能になる。   According to the caged compound of the present invention, biological damage can be suppressed, the quantum yield is excellent, and space-time control of physiologically active substances such as amino acids can be efficiently performed.

本発明の実施例1に係るケージド化合物におけるHNMRスペクトルデータである。It is a 1 HNMR spectrum data of the caged compound according to Example 1 of the present invention. 本発明の実施例2に係るケージド化合物におけるHNMRスペクトルデータである。It is a 1 HNMR spectrum data of the caged compound according to Example 2 of the present invention. 本発明の実施例3に係るケージド化合物におけるHNMRスペクトルデータである。It is a 1 HNMR spectrum data of the caged compound according to Example 3 of the present invention. 本発明の実施例4に係るケージド化合物におけるHNMRスペクトルデータである。It is a 1 HNMR spectrum data of the caged compound according to Example 4 of the present invention. 本発明の実施例5に係るケージド化合物におけるHNMRスペクトルデータである。It is a 1 HNMR spectrum data of the caged compound according to Example 5 of the present invention.

本発明のケージド化合物は、光刺激により、自在かつ容易にグルタミン酸等のアミノ酸を放出する機能を有し、アルコール誘導体とカルボン酸のエステル化反応により得られ、例えば、下記式(2)で表される光応答性のケージド化合物が挙げられる。   The caged compound of the present invention has a function of freely and easily releasing amino acids such as glutamic acid by light stimulation, and is obtained by an esterification reaction of an alcohol derivative and a carboxylic acid. For example, the caged compound is represented by the following formula (2). Photoresponsive caged compounds.

このケージド化合物は、アミノ酸を有するクマリン誘導体であり、その両端に、電子供与性の置換基が導入された誘導体化合物である。   This caged compound is a coumarin derivative having an amino acid, and is a derivative compound having an electron-donating substituent introduced at both ends thereof.

本発明のケージド化合物は、生物活性に重要な官能基、例えば、グルタミン酸等のアミノ酸を光解除性保護基で保護(修飾)して不活性化しておき、光を照射することにより、光解除性保護基による保護が解除されて、活性を示すものである。なお、上述のグルタミン酸は神経伝達物質であり、生命活動には欠かせない必須元素である。   The caged compound of the present invention is inactivated by protecting (modifying) a functional group important for biological activity, for example, an amino acid such as glutamic acid with a photoreleasable protective group, and irradiating light. The protection by the protecting group is released and the activity is exhibited. In addition, the above-mentioned glutamic acid is a neurotransmitter and is an essential element indispensable for life activity.

そして、本発明のケージド化合物においては、その両端に導入された電子供与性の置換基において、近赤外光(波長:680〜1050nm)の照射による2光子励起(2つの光子が同時に分子に吸収されて励起を起こす現象)が生じる。   In the caged compound of the present invention, two-photon excitation (two photons are simultaneously absorbed by the molecule) by irradiation with near-infrared light (wavelength: 680 to 1050 nm) in the electron-donating substituents introduced at both ends thereof. Phenomenon that causes excitation).

従って、量子収率が飛躍的に向上し、アミノ酸等の生理活性物質の時空間制御を効率よく行うことが可能になる。また、生体透過性を有する近赤外光を使用できるため、紫外光を使用する場合に比し、生体損傷を抑制することが可能になる。   Accordingly, the quantum yield is dramatically improved, and the spatiotemporal control of physiologically active substances such as amino acids can be efficiently performed. Moreover, since near-infrared light having biological permeability can be used, it is possible to suppress biological damage compared to the case of using ultraviolet light.

このケージド化合物としては、例えば、下記式(3)〜(6)で示される化合物が挙げられる。   As this caged compound, the compound shown by following formula (3)-(6) is mentioned, for example.

式(3)で表されるケージド化合物は、その両端にメトキシ基とニトロ基が導入された誘導体化合物であり、式(4)で表されるケージド化合物は、その両端に2つのメトキシ基と、ニトロ基が導入された誘導体化合物である。また、式(5)で表されるケージド化合物は、その両端にジエチルアミノ基とニトロ基が導入された誘導体化合物であり、式(6)で表されるケージド化合物は、その両端にジエチルアミノ基とジメチルアミノ基が導入された誘導体化合物である。   The caged compound represented by the formula (3) is a derivative compound having a methoxy group and a nitro group introduced at both ends thereof, and the caged compound represented by the formula (4) has two methoxy groups at both ends thereof, It is a derivative compound into which a nitro group has been introduced. The caged compound represented by the formula (5) is a derivative compound in which a diethylamino group and a nitro group are introduced at both ends, and the caged compound represented by the formula (6) is a diethylamino group and a dimethyl group at both ends. It is a derivative compound into which an amino group has been introduced.

次に、上記式(3)で表されるケージド化合物の製造方法の概略を以下の反応スキ−ム1に示す。
<反応スキ−ム1>
Next, an outline of a method for producing a caged compound represented by the above formula (3) is shown in the following reaction scheme 1.
<Reaction scheme 1>

式(3)で表されるケージド化合物を得るには、まず、式(7)の2’−ヒドロキシ−4’−メトキシアセトフェノンと、式(8)の4−ニトロフェニル酢酸の無水酢酸混合液にトリエチルアミンを滴下し、加熱還流を行うことにより、式(9)に示す7−メトキシ−4−メチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリンを得る。   To obtain a caged compound represented by the formula (3), first, an acetic anhydride mixed solution of 2′-hydroxy-4′-methoxyacetophenone of the formula (7) and 4-nitrophenylacetic acid of the formula (8) is used. Triethylamine is added dropwise and heated to reflux to obtain 7-methoxy-4-methyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin represented by the formula (9).

次に、式(9)に示す7−メトキシ−4−メチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリンとN−ブロモスクシンイミド(NBS)の四塩化炭素懸濁液に、過酸化ベンゾイル(bpo)を加えて加熱還流を行うことにより、式(10)に示す7−メトキシ−4−ブロモメチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリンを得る。   Next, benzoyl peroxide (bpo) is added to a carbon tetrachloride suspension of 7-methoxy-4-methyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin and N-bromosuccinimide (NBS) represented by the formula (9). In addition, 7-methoxy-4-bromomethyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin represented by formula (10) is obtained by heating under reflux.

そして、式(10)に示す7−メトキシ−4−ブロモメチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリンを乾燥DMFに溶解し、その溶液にヨウ化カリウムと炭酸カリウムと安息香酸を加えた反応混合物を加熱して攪拌した後、溶媒を除去し、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(GPC)を使用して精製することにより、上記(3)で表されるケージド化合物を得ることができる。   Then, 7-methoxy-4-bromomethyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin represented by the formula (10) was dissolved in dry DMF, and potassium iodide, potassium carbonate and benzoic acid were added to the solution. After heating and stirring, the solvent is removed, and the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (GPC), whereby the caged compound represented by (3) above can be obtained.

なお、粒子充填型カラムを用いたシリカゲルクロマトグラフィーにおいて、ジクロロメタンと酢酸エチルの混合溶媒(極性溶媒)を移動相として使用することにより精製(単離)することができる。   In silica gel chromatography using a particle packed column, purification (isolation) can be performed by using a mixed solvent (polar solvent) of dichloromethane and ethyl acetate as a mobile phase.

また、ジクロロメタンと酢酸エチルの混合比率は、特に限定されないが、移動相の極性を高めて、ケージド化合物の単離を容易にするとの観点から、ジクロロメタン/酢酸エチルの混合比率(体積比率)をジクロロメタン:酢酸エチル=5:1に設定することが好ましい。   The mixing ratio of dichloromethane and ethyl acetate is not particularly limited, but from the viewpoint of increasing the polarity of the mobile phase and facilitating isolation of the caged compound, the mixing ratio (volume ratio) of dichloromethane / ethyl acetate is dichloromethane. : It is preferable to set to ethyl acetate = 5: 1.

次に、上記式(4)で表されるケージド化合物の製造方法の概略を以下の反応スキ−ム2に示す。
<反応スキ−ム2>
Next, an outline of a method for producing a caged compound represented by the above formula (4) is shown in the following reaction scheme 2.
<Reaction scheme 2>

式(4)で表されるケージド化合物を得るには、まず、式(11)の2’−ヒドロキシ−4’,5’−ジメトキシアセトフェノンと、式(8)の4−ニトロフェニル酢酸の無水酢酸混合液にトリエチルアミンを滴下し、加熱還流を行うことにより、式(12)に示す6,7−ジメトキシ−4−メチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリンを得る。   In order to obtain a caged compound represented by the formula (4), first, 2′-hydroxy-4 ′, 5′-dimethoxyacetophenone of the formula (11) and acetic anhydride of 4-nitrophenylacetic acid of the formula (8) Triethylamine is added dropwise to the mixture and heated to reflux to obtain 6,7-dimethoxy-4-methyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin represented by the formula (12).

次に、式(12)に示す6,7−ジメトキシ−4−メチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリンとN−ブロモスクシンイミド(NBS)の四塩化炭素懸濁液に、過酸化ベンゾイル(bpo)を加えて加熱還流を行い、シリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル=4:1)を使用して精製することにより、上記(13)で表される6,7−ジメトキシ−4−ブロモメチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリンを得る。   Next, benzoyl peroxide (bpo) was added to a carbon tetrachloride suspension of 6,7-dimethoxy-4-methyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin and N-bromosuccinimide (NBS) represented by formula (12). ) And heated under reflux, and purified using silica gel chromatography (dichloromethane: ethyl acetate = 4: 1) to obtain 6,7-dimethoxy-4-bromomethyl-3 represented by (13) above. -(4-Nitrophenyl) coumarin is obtained.

そして、式(13)に示す6,7−ジメトキシ−4−ブロモメチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリンを乾燥DMFに溶解し、その溶液にヨウ化カリウムと炭酸カリウムと安息香酸を加えた反応混合物を加熱して攪拌した後、溶媒を除去し、得られた反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル(体積比)=5:1)を使用して精製することにより、上記(4)で表されるケージド化合物を得ることができる。   Then, 6,7-dimethoxy-4-bromomethyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin represented by the formula (13) is dissolved in dry DMF, and potassium iodide, potassium carbonate and benzoic acid are added to the solution. After the mixture was heated and stirred, the solvent was removed and the resulting reaction mixture was purified using silica gel chromatography (dichloromethane: ethyl acetate (volume ratio) = 5: 1) to obtain the above (4 ) Can be obtained.

次に、上記式(5)で表されるケージド化合物の製造方法の概略を以下の反応スキ−ム3に示す。
<反応スキ−ム3>
Next, an outline of a method for producing a caged compound represented by the above formula (5) is shown in the following reaction scheme 3.
<Reaction scheme 3>

式(5)で表されるケージド化合物を得るには、まず、式(14)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−メチルクマリンのキシレン溶液に二酸化セレンを加え、この溶液を加熱還流する。次に、エタノールとホウ素化水素ナトリウムを加えて室温で攪拌して、溶液を塩酸水溶液により中和して溶媒を除去し、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル(体積比)=4:1)を使用して精製することにより、上記式(15)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)クマリンを得る。   To obtain a caged compound represented by the formula (5), first, selenium dioxide is added to a xylene solution of 7- (diethylamino) -4-methylcoumarin represented by the formula (14), and this solution is heated to reflux. Next, ethanol and sodium borohydride were added and stirred at room temperature, the solution was neutralized with aqueous hydrochloric acid solution to remove the solvent, and the resulting reaction mixture was subjected to silica gel chromatography (dichloromethane: ethyl acetate (volume ratio)). = 4: 1) to obtain 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) coumarin represented by the above formula (15).

次に、式(15)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)クマリンのジクロロメタン混合液に、tert-ブチルジメチルクロロシランと4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)を加えた後、トリエチルアミン(TEA)を更に加えて攪拌する。そして、溶媒を除去した後、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル(体積比)=4:1)を使用して精製することにより、式(16)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]クマリンを得る。   Next, after adding tert-butyldimethylchlorosilane and 4-dimethylaminopyridine (DMAP) to a dichloromethane mixed solution of 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) coumarin represented by the formula (15), triethylamine is added. (TEA) is further added and stirred. Then, after removing the solvent, the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (dichloromethane: ethyl acetate (volume ratio) = 4: 1), whereby 7- represented by formula (16) is obtained. (Diethylamino) -4-[[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] coumarin is obtained.

次に、式(16)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]クマリンのアセトニトリル溶液に、N-ブロモスクシンイミド(NBS)と酢酸アンモニウムを加えて攪拌する。そして、溶媒を除去した後、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、式(17)で表される7−(ジエチルアミノ)―4―[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリンを得る。   Next, N-bromosuccinimide (NBS) was added to an acetonitrile solution of 7- (diethylamino) -4-[[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] coumarin represented by the formula (16). And ammonium acetate are added and stirred. Then, after removing the solvent, the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1), whereby 7- represented by formula (17) is obtained. (Diethylamino) -4-[[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin is obtained.

次に、式(17)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリンと、4−ニトロフェニルボロン酸ピナコールエステルのDMF−HO溶液に、炭酸ナトリウムとジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を加えて、窒素雰囲気下で加熱攪拌する。そして、溶媒を除去した後、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=(体積比)4:1)を使用して精製することにより、式(18)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリンを得る。 Next, 7- (diethylamino) -4-[[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin represented by the formula (17) and 4-nitrophenylboronic acid Sodium carbonate and dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) are added to a DMF-H 2 O solution of pinacol ester, and the mixture is heated and stirred under a nitrogen atmosphere. Then, after removing the solvent, the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate = (volume ratio) 4: 1), whereby 7- represented by the formula (18) is expressed. (Diethylamino) -4-[[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin is obtained.

次に、式(18)で示される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリンのTHF溶液にテトラブチルアンモニウムフルオリドを加え、攪拌する。そして、溶媒を除去した後、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル(体積比)=4:1)を使用して精製することにより、式(19)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ニトロフェニル)クマリンを得る。   Next, tetrabutylammonium fluoride was added to a THF solution of 7- (diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin represented by the formula (18). Add and stir. Then, after removing the solvent, the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (dichloromethane: ethyl acetate (volume ratio) = 4: 1), whereby 7- represented by the formula (19) is obtained. (Diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (4-nitrophenyl) coumarin is obtained.

次に、式(19)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ニトロフェニル)クマリンと安息香酸の乾燥塩化メチレン溶液に、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)を加え、その後、更にN,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)を加えて攪拌する。そして、溶媒を除去し、得られた反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=4:1)を使用して精製することにより、上記(5)で表されるケージド化合物を得ることができる。   Next, 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (4-nitrophenyl) coumarin represented by the formula (19) and benzoic acid in a dry methylene chloride solution were mixed with 4-dimethylaminopyridine (DMAP). Then, N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) is further added and stirred. Then, the solvent is removed, and the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 4: 1), whereby the caged compound represented by (5) above is obtained. Can be obtained.

次に、上記式(6)で表されるケージド化合物の製造方法の概略を以下の反応スキ−ム4に示す。
<反応スキーム4>
Next, an outline of a method for producing a caged compound represented by the above formula (6) is shown in the following reaction scheme 4.
<Reaction Scheme 4>

式(17)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリンと4−(N,N’ジメチルアミノ)フェニルボロン酸ピナコールエステルのDMF−HO溶液に、炭酸ナトリウムとジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を加えて窒素雰囲気下で加熱攪拌する。そして、溶媒を除去した後、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、式(20)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ジメチルアミノフェニル)クマリンを得る。 7- (Diethylamino) -4-[[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin and 4- (N, N′dimethylamino) phenylboron represented by the formula (17) Sodium carbonate and dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) are added to a DMF-H 2 O solution of acid pinacol ester, and the mixture is heated and stirred under a nitrogen atmosphere. Then, after removing the solvent, the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1), whereby 7- represented by the formula (20) is expressed. (Diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (4-dimethylaminophenyl) coumarin is obtained.

次に、式(20)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ジメチルアミノフェニル)クマリンのTHF溶液にテトラブチルアンモニウムフルオリドを加え、攪拌する。そして、溶媒を除去した後、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、式(21)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ジメチルアミノフェニル)クマリンを得る。   Next, tetrabutylammonium fluoride is added to a THF solution of 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (4-dimethylaminophenyl) coumarin represented by the formula (20) and stirred. Then, after removing the solvent, the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1), whereby 7- represented by the formula (21) is expressed. (Diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (4-dimethylaminophenyl) coumarin is obtained.

そして、式(21)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ジメチルアミノフェニル)クマリンと安息香酸の乾燥塩化メチレン溶液に4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)を加え、その後、N,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)を加えて攪拌する。そして、溶媒を除去し、得られた反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、上記(6)で表されるケージド化合物を得ることができる。   Then, 4-dimethylaminopyridine (DMAP) is added to a dry methylene chloride solution of 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (4-dimethylaminophenyl) coumarin and benzoic acid represented by formula (21). Then, N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) is added and stirred. Then, the solvent was removed, and the resulting reaction mixture was purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1), whereby the caged compound represented by (6) above was obtained. Can be obtained.

さらに、本発明のケージド化合物としては、下記式(22)で示される化合物が挙げられる。   Furthermore, the caged compound of the present invention includes a compound represented by the following formula (22).

式(22)で表されるケージド化合物は、式(6)で表されるケージド化合物のクマリン部位とジメチルアミノフェニル基の間に2重結合が導入された誘導体化合物である。   The caged compound represented by the formula (22) is a derivative compound in which a double bond is introduced between the coumarin site and the dimethylaminophenyl group of the caged compound represented by the formula (6).

次に、上記式(22)で表されるケージド化合物の製造方法の概略を以下の反応スキ−ム5に示す。
<反応スキ−ム5>
Next, an outline of a method for producing a caged compound represented by the above formula (22) is shown in the following reaction scheme 5.
<Reaction scheme 5>

式(22)で表されるケージド化合物を得るには、まず、式(23)に示す4−ブロモ−N,N−ジメチルベンゼンアミンと4,5,5,5-テトラメチル-2-ビニル-1,3,2-ジオキサボロランとトリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラートの乾燥トルエン溶液に、N,N−ジイソプロピルエチルアミンを加えて窒素雰囲気下で加熱攪拌する。そして、溶媒を除去した後、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=5:1)を使用して精製することにより、式(24)で表されるN,N−ジメチル−4−[(1E)−2−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)エテニル]ベンゼンアミンを得る。   In order to obtain a caged compound represented by the formula (22), first, 4-bromo-N, N-dimethylbenzenamine represented by the formula (23) and 4,5,5,5-tetramethyl-2-vinyl- N, N-diisopropylethylamine is added to a dry toluene solution of 1,3,2-dioxaborolane and tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate, and the mixture is heated and stirred under a nitrogen atmosphere. Then, after removing the solvent, the reaction mixture obtained is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 5: 1), whereby N, represented by formula (24). N-dimethyl-4-[(1E) -2- (4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl) ethenyl] benzenamine is obtained.

次に、式(17)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリンとN,N−ジメチル−4−[(1E)-2−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)エテニル]ベンゼンアミンのDMF−HO溶液に、炭酸ナトリウムとジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を加えて窒素雰囲気下で加熱攪拌する。そして、溶媒を除去した後、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、式(25)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−(N−[(1E)−2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル])クマリンを得る。 Next, 7- (diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin represented by the formula (17) and N, N-dimethyl-4- [ (1E) -2- (4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl) ethenyl] benzeneamine in DMF-H 2 O solution was added sodium carbonate and dichlorobis (triphenyl). Add phosphine) palladium (II) and stir under nitrogen atmosphere. Then, after removing the solvent, the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1), whereby 7- represented by the formula (25) is expressed. (Diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3- (N-[(1E) -2- [4- (dimethylamino) phenyl] ethenyl]) coumarin Get.

次に、式(25)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−(N−[(1E)−2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル])クマリンのTHF溶液にテトラブチルアンモニウムフルオリドを加え、攪拌する。そして、溶媒を除去した後、得られる反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、式(26)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(N−[(1E)−2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル])クマリンを得る。   Next, 7- (diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3- (N-[(1E) -2- [4] represented by formula (25) -(Dimethylamino) phenyl] ethenyl]) Add tetrabutylammonium fluoride to a solution of coumarin in THF and stir. Then, after removing the solvent, the resulting reaction mixture is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1), whereby 7- represented by formula (26) is obtained. (Diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (N-[(1E) -2- [4- (dimethylamino) phenyl] ethenyl]) coumarin is obtained.

そして、式(26)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(N−[(1E)−2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル])クマリンと安息香酸の乾燥塩化メチレン溶液に4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)を加え、その後、N,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)を加えて攪拌する。そして、溶媒を除去し、得られた反応混合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、上記(22)で表されるケージド化合物を得ることができる。   And 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (N-[(1E) -2- [4- (dimethylamino) phenyl] ethenyl]) coumarin and benzoic acid represented by formula (26) 4-Dimethylaminopyridine (DMAP) is added to the dry methylene chloride solution, and then N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) is added and stirred. Then, the solvent was removed, and the resulting reaction mixture was purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1), whereby the caged compound represented by (22) above. Can be obtained.

以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples. In addition, this invention is not limited to these Examples, These Examples can be changed and changed based on the meaning of this invention, and they are excluded from the scope of the present invention. is not.

(実施例1)
(ケージド化合物の合成)
上記式(3)で示されるケージド化合物を合成した。より具体的には、まず、式(7)の2’−ヒドロキシ−4’−メトキシアセトフェノン(東京化成工業(株)製)500mg(3.0mol)と、式(8)の4−ニトロフェニル酢酸(東京化成工業(株)製)589mg(3.3mol)を無水酢酸(和光純薬工業(株)製)2mlに溶解した混合液にトリエチルアミン(和光純薬工業(株)製)1mlを滴下した。次に、反応混合物を90℃で24時間、加熱還流し、室温まで冷却後、10mlのエーテルを加えて2時間攪拌した。そして、析出した固体を、ろ過、乾燥させることにより、式(9)に示す7−メトキシ−4−メチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリン(475mg、収率:51%)を得た。
Example 1
(Synthesis of caged compounds)
A caged compound represented by the above formula (3) was synthesized. More specifically, first, 500 mg (3.0 mol) of 2′-hydroxy-4′-methoxyacetophenone of formula (7) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 4-nitrophenylacetic acid of formula (8) 1 ml of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise to a mixed solution in which 589 mg (3.3 mol) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 2 ml of acetic anhydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). . Next, the reaction mixture was heated to reflux at 90 ° C. for 24 hours, cooled to room temperature, 10 ml of ether was added, and the mixture was stirred for 2 hours. The precipitated solid was filtered and dried to obtain 7-methoxy-4-methyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin (475 mg, yield: 51%) represented by the formula (9).

次に、式(9)に示す7−メトキシ−4−メチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリン(100mg、0.32mmol)とN−ブロモスクシンイミド(東京化成工業(株)製)62.9mg(0.35mol)の四塩化炭素(2ml)懸濁液に、触媒量の過酸化ベンゾイル(bpo)11mgを加えて、90℃で15時間加熱還流した。そして、溶媒を留去して、スクシンイミドを取り除くために、固体を10mlの温水中で攪拌してろ過した。その後、クロロホルム中で再結晶させることにより、式(10)に示す7−メトキシ−4−ブロモメチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリンを得た(50mg、収率40%)。   Next, 7-methoxy-4-methyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin (100 mg, 0.32 mmol) represented by the formula (9) and N-bromosuccinimide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 62.9 mg A catalytic amount of 11 mg of benzoyl peroxide (bpo) was added to a suspension of (0.35 mol) of carbon tetrachloride (2 ml), and the mixture was heated to reflux at 90 ° C. for 15 hours. The solid was then stirred in 10 ml of warm water and filtered to remove the solvent and remove succinimide. Then, 7-methoxy-4-bromomethyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin represented by the formula (10) was obtained by recrystallization in chloroform (50 mg, yield 40%).

そして、式(10)に示す7−メトキシ−4−ブロモメチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリン(129mg、0.33mmol)を乾燥DMF5mlに溶解し、その溶液にヨウ化カリウム(109mg、0.66mmol)と炭酸カリウム(和光純薬工業(株)製、91mg、0.66mmol)と安息香酸(40mg、0.33mmol)を加えた反応混合物を50℃で6時間、加熱攪拌した。その後、酢酸エチルで抽出し、飽和食塩水で有機層を洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させて溶媒を留去後、粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを使用して精製することにより、上記(3)で表されるケージド化合物を得た。   Then, 7-methoxy-4-bromomethyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin (129 mg, 0.33 mmol) represented by the formula (10) was dissolved in 5 ml of dry DMF, and potassium iodide (109 mg,. 66 mmol), potassium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 91 mg, 0.66 mmol) and benzoic acid (40 mg, 0.33 mmol) were added and heated and stirred at 50 ° C. for 6 hours. Then, extraction with ethyl acetate was performed, the organic layer was washed with saturated brine, the organic layer was dried over sodium sulfate, the solvent was distilled off, and the crude product was purified by silica gel column chromatography. The caged compound represented by the above (3) was obtained.

より具体的には、高純度シリカゲルが充填されたカラム(和光純薬工業(株)製、商品名:C300)を使用して、ゲル浸透クロマトグラフィーにより精製した。   More specifically, it was purified by gel permeation chromatography using a column (trade name: C300, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) packed with high purity silica gel.

なお、移動相として、ジクロロメタン(和光純薬工業(株)製)と酢酸エチル(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒を使用した。また、ジクロロメタン/酢酸エチルの混合比率(体積比率)をジクロロメタン:酢酸エチル=5:1に設定した。また、精製条件を流速10ml/min、25℃とし、カラム保持時間は30分間とした。   A mixed solvent of dichloromethane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and ethyl acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as the mobile phase. The mixing ratio (volume ratio) of dichloromethane / ethyl acetate was set to dichloromethane: ethyl acetate = 5: 1. The purification conditions were a flow rate of 10 ml / min and 25 ° C., and the column retention time was 30 minutes.

得られたケージド化合物の収量は28mg(0.53mmol)、収率は20%であった。   The yield of the obtained caged compound was 28 mg (0.53 mmol), and the yield was 20%.

(光照射)
次に、合成したケージド化合物(1150μg)を10mlのジメチルスルホキシド(DMSO)溶液に加えて、波長が360nmの光に対する吸光度が5になるように調製した。
(Light irradiation)
Next, the synthesized caged compound (1150 μg) was added to 10 ml of dimethyl sulfoxide (DMSO) solution to prepare an absorbance of 5 at a wavelength of 360 nm.

次に、この溶液3mlを、スターラーと共にセルに入れ、キセノンランプ(分光計器(株)製、商品名:BPS-500B)を使用して、光照射(波長:360±10nm、照射時間:1分)を行った。   Next, 3 ml of this solution is put into a cell together with a stirrer, and light irradiation (wavelength: 360 ± 10 nm, irradiation time: 1 minute) using a xenon lamp (trade name: BPS-500B, manufactured by Spectrometer Co., Ltd.) )

(脱ゲージ評価)
次に、上述の光照射による近赤外光の2光子吸収により、合成したケージド化合物から安息香酸(アミノ酸の上位概念であるカルボン酸の1種)が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを、HNMRスペクトルデータ(図1参照)により確認した。
(Degauge evaluation)
Next, by the two-photon absorption of near-infrared light by the above-mentioned light irradiation, benzoic acid (a kind of carboxylic acid, which is a superordinate concept of amino acids) is generated from the synthesized caged compound, resulting in a degageation reaction. It was confirmed by 1 HNMR spectrum data (see FIG. 1).

より具体的には、本実施例におけるHNMRスペクトルの測定は、核磁気共鳴測定装置(BRUKER製、商品名:AscendTM 400)を用い、内部基準としてDMSO−dを使用するとともに、周波数を400MHzに設定して行った。また、測定温度は297.3Kに設定し、光照射から8時間後、16時間後、及び24時間後に測定を行った。 More specifically, the measurement of 1 HNMR spectrum in this example uses a nuclear magnetic resonance measuring apparatus (manufactured by BRUKER, trade name: Ascend 400), uses DMSO-d 6 as an internal reference, and sets the frequency. It was set at 400 MHz. The measurement temperature was set to 297.3 K, and the measurement was performed 8 hours, 16 hours, and 24 hours after the light irradiation.

そして、図1に示すように、安息香酸由来のシグナルが、7.95、7.62、7.50ppm付近に観測されたが、原料由来のシグナル(8.30、7.95、7.70、7.49、7.10ppm付近)が、時間の経過と共に観測されなくなった。このことは、ケージド化合物から安息香酸が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを示していると言える。   As shown in FIG. 1, benzoic acid-derived signals were observed in the vicinity of 7.95, 7.62, and 7.50 ppm, but the raw material-derived signals (8.30, 7.95, 7.70). , 7.49, around 7.10 ppm) was not observed over time. This can be said to indicate that benzoic acid is generated from the caged compound and a degageation reaction occurs.

(量子収率の算出)
次に、合成したゲージド化合物の粒子収率を算出した。より具体的には、まず、上述の光照射前の溶液(以下、「原料溶液」という。)10μlと、光照射後の溶液(「以下、「反応溶液」という。」)10μlを使用し、高速液体クロマトグラフィー(日本分光工業(株)製、商品名:880−PU)を使用して、原料溶液10μlを注入した場合の積分値と、反応溶液10μlを注入した場合の積分値を算出し、以下の数式(1)を用いて、反応率を算出した。その結果、反応率は3.5%であった。
(Calculation of quantum yield)
Next, the particle yield of the synthesized gauged compound was calculated. More specifically, first, 10 μl of the above-mentioned solution before light irradiation (hereinafter referred to as “raw material solution”) and 10 μl of the solution after light irradiation (hereinafter referred to as “reaction solution”) are used. Using high performance liquid chromatography (manufactured by JASCO Corporation, trade name: 880-PU), the integral value when 10 μl of the raw material solution is injected and the integral value when 10 μl of the reaction solution are injected are calculated. The reaction rate was calculated using the following formula (1). As a result, the reaction rate was 3.5%.

(数1)
反応率(%)=(原料溶液10μlを注入した場合の積分値−反応溶液を10μl注入した場合の積分値)÷原料溶液を10μl注入したときの積分値×100 (1)
(Equation 1)
Reaction rate (%) = (integral value when 10 μl of raw material solution is injected−integral value when 10 μl of reaction solution is injected) ÷ integral value when 10 μl of raw material solution is injected × 100 (1)

なお、カラムには、Inertsil ODS-3を使用し、溶媒(アセトニトリル:水(体積比)=8:2)を移動相として使用した。   For the column, Inertsil ODS-3 was used, and a solvent (acetonitrile: water (volume ratio) = 8: 2) was used as a mobile phase.

次に、光照射の際に使用した光源であるキセノンランプの光量I(3.31×10−7mol/min)を用いて、以下の数式(2)から量子収率を算出した。なお、1分照射により反応した式(3)で表されるケージド化合物の分子数(mol)は、高速液体クロマトグラフィーにより測定し、1分照射により式(3)で表されるケージド化合物が吸収した光量(mol)は、高速液体クロマトグラフィーにより測定した。その結果、1分照射により反応した式(3)で表されるケージド化合物の分子数(mol)は0.282×10-7(mol)であり、1分照射により式(3)で表されるケージド化合物が吸収した光量(mol)は3.31×10−7(mol)であり、量子収率は、0.09であった。 Next, the quantum yield was calculated from the following formula (2) using the light quantity I (3.31 × 10 −7 mol / min) of a xenon lamp, which is a light source used for light irradiation. The number of molecules (mol) of the caged compound represented by formula (3) reacted by 1 minute irradiation was measured by high performance liquid chromatography, and the caged compound represented by formula (3) was absorbed by 1 minute irradiation. The amount of light (mol) measured was measured by high performance liquid chromatography. As a result, the number of molecules (mol) of the caged compound represented by the formula (3) reacted by 1 minute irradiation was 0.282 × 10 −7 (mol), and represented by the formula (3) by 1 minute irradiation. The amount of light (mol) absorbed by the caged compound was 3.31 × 10 −7 (mol), and the quantum yield was 0.09.

(数2)
量子収率=1分照射により反応した式(3)で表されるケージド化合物の分子数(mol)÷1分照射により式(3)で表されるケージド化合物が吸収した光量(mol) (2)
(Equation 2)
Quantum yield = number of molecules of caged compound represented by formula (3) reacted by irradiation for 1 minute (mol) ÷ light quantity absorbed by caged compound represented by formula (3) by irradiation for 1 minute (mol) (2 )

(実施例2)
(ケージド化合物の合成)
上記式(4)で示されるケージド化合物を合成した。より具体的には、式(4)で表されるケージド化合物を得るには、まず、式(11)の2’−ヒドロキシ−4’,5’−ジメトキシアセトフェノン(東京化成工業(株)製)1.0g(5.1mol)と、式(8)の4−ニトロフェニル酢酸(東京化成工業(株)製)996mg(5.5mol)とを無水酢酸(和光純薬工業(株)製)3mlに溶解させた混合液に、トリエチルアミン(和光純薬工業(株)製)1mlを滴下した。次に、反応混合物を、一晩、90℃で加熱還流し、室温まで冷やした後、10mlのエーテルを加えて2時間攪拌し、析出した固体をろ過、乾燥させることにより、式(12)に示す6,7−ジメトキシ−4−メチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリン(823mg、収率:47%)を得た。
(Example 2)
(Synthesis of caged compounds)
A caged compound represented by the above formula (4) was synthesized. More specifically, in order to obtain the caged compound represented by the formula (4), first, 2′-hydroxy-4 ′, 5′-dimethoxyacetophenone of the formula (11) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 1.0 g (5.1 mol), 4-nitrophenylacetic acid of formula (8) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 996 mg (5.5 mol) and acetic anhydride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 3 ml 1 ml of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise to the mixed solution. Next, the reaction mixture is heated to reflux overnight at 90 ° C., cooled to room temperature, 10 ml of ether is added, and the mixture is stirred for 2 hours. The precipitated solid is filtered and dried to obtain the formula (12). The indicated 6,7-dimethoxy-4-methyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin (823 mg, yield: 47%) was obtained.

次に、式(12)に示す6,7−ジメトキシ−4−メチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリン(398mg、1.16mmol)とN−ブロモスクシンイミド(東京化成工業(株)製)374mg(2.10mmol)の四塩化炭素(4ml)懸濁液に、触媒量の過酸化ベンゾイル(60mg)を加えて、90℃で24時間、加熱還流を行った。その後、溶媒を留去して、スクシンイミドを取り除くために、固体を10mlの温水中で攪拌してろ過した。そして、シリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル(体積比)=4:1)を使用して精製することにより、上記(13)で表される6,7−ジメトキシ−4−ブロモメチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリン(287mg、収率:59%)を得た。   Next, 6,7-dimethoxy-4-methyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin (398 mg, 1.16 mmol) represented by the formula (12) and N-bromosuccinimide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 374 mg A catalytic amount of benzoyl peroxide (60 mg) was added to a suspension of (2.10 mmol) of carbon tetrachloride (4 ml), and the mixture was heated to reflux at 90 ° C. for 24 hours. Thereafter, the solvent was distilled off and the solid was stirred and filtered in 10 ml of warm water to remove succinimide. Then, by purification using silica gel chromatography (dichloromethane: ethyl acetate (volume ratio) = 4: 1), the 6,7-dimethoxy-4-bromomethyl-3- (4) represented by (13) above is obtained. -Nitrophenyl) coumarin (287 mg, yield: 59%) was obtained.

そして、式(13)に示す6,7−ジメトキシ−4−ブロモメチル−3−(4−ニトロフェニル)クマリン(50mg、0.12mmol)を2mlの乾燥DMFに溶解し、その溶液にヨウ化カリウム(40mg、0.24mmol)と炭酸カリウム(和光純薬工業(株)製、33mg、0.24mmol)と安息香酸(15mg、0.12mmol)を加えた反応混合物を、50℃で3時間、加熱して攪拌した。その後、酢酸エチルで抽出して、飽和食塩水で有機層を洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ, 溶媒を留去した。そして、粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーを使用して精製することにより、上記(4)で表されるケージド化合物を得た。   Then, 6,7-dimethoxy-4-bromomethyl-3- (4-nitrophenyl) coumarin (50 mg, 0.12 mmol) represented by the formula (13) was dissolved in 2 ml of dry DMF, and potassium iodide ( 40 mg, 0.24 mmol), potassium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 33 mg, 0.24 mmol) and benzoic acid (15 mg, 0.12 mmol) were added and heated at 50 ° C. for 3 hours. And stirred. Thereafter, the mixture was extracted with ethyl acetate, the organic layer was washed with saturated brine, the organic layer was dried over sodium sulfate, and the solvent was distilled off. And the caged compound represented by said (4) was obtained by refine | purifying a crude product using a silica gel chromatography.

より具体的には、高純度シリカゲルが充填されたカラム(和光純薬工業(株)製、商品名:C300)を使用して、ゲル浸透クロマトグラフィーにより精製した。   More specifically, it was purified by gel permeation chromatography using a column (trade name: C300, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) packed with high purity silica gel.

なお、移動相として、ジクロロメタン(和光純薬工業(株)製)と酢酸エチル(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒を使用した。また、ジクロロメタン/酢酸エチルの混合比率(体積比率)をジクロロメタン:酢酸エチル=5:1に設定した。また、精製条件を流速10ml/min、25℃とし、カラム保持時間は30分間とした。   A mixed solvent of dichloromethane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and ethyl acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as the mobile phase. The mixing ratio (volume ratio) of dichloromethane / ethyl acetate was set to dichloromethane: ethyl acetate = 5: 1. The purification conditions were a flow rate of 10 ml / min and 25 ° C., and the column retention time was 30 minutes.

得られたケージド化合物の収量は23mg(0.049mmol)、収率は42%であった。   The yield of the obtained caged compound was 23 mg (0.049 mmol), and the yield was 42%.

そして、上述の実施例1と同様にして、光照射を行うと共に、脱ゲージ評価を行ったところ、上述の光照射による近赤外光の2光子吸収により、合成したケージド化合物から安息香酸(アミノ酸の上位概念であるカルボン酸の1種)が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを、HNMRスペクトルデータ(図2参照)により確認した。 Then, in the same manner as in Example 1 described above, light irradiation and degauge evaluation were performed. As a result, benzoic acid (amino acid) was synthesized from the synthesized caged compound by two-photon absorption of near-infrared light by the light irradiation described above. It was confirmed by 1 HNMR spectrum data (see FIG. 2) that one kind of carboxylic acid, which is a superordinate concept of 1), was generated and that a degazing reaction occurred.

より具体的には、図2に示すように、安息香酸由来のシグナルが7.95、7.62、7.50ppm付近に観測されたが、原料由来のシグナル(8.30、7.88、7.70、7.45、7.22)ppm付近)が、時間の経過と共に観測されなくなった。このことは、ケージド化合物から安息香酸が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを示していると言える。   More specifically, as shown in FIG. 2, benzoic acid-derived signals were observed in the vicinity of 7.95, 7.62, and 7.50 ppm, but the raw material-derived signals (8.30, 7.88, 7.70, 7.45, 7.22 ppm)) was not observed over time. This can be said to indicate that benzoic acid is generated from the caged compound and a degageation reaction occurs.

そして、上述の実施例1と同様にして、量子収率を算出したところ、量子収率は、0.03であった。   And when the quantum yield was computed like the above-mentioned Example 1, the quantum yield was 0.03.

(実施例3)
(ケージド化合物の合成)
上記式(5)で示されるケージド化合物を合成した。より具体的には、式(5)で表されるケージド化合物を得るには、まず、式(14)に示す7-(ジエチルアミノ)−4−メチルクマリン(東京化成工業(株)製)570mg(2.46mmol)のキシレン溶液(70ml)に、二酸化セレン(和光純薬工業(株)製)414mg(2.46mol)を加え、この溶液を、24時間、加熱還流した。次に、室温まで冷却後、セライトろ過を行い、得られた溶液をエバポレーターによって溶媒留去した。次に、エタノール(100ml)とホウ素化水素ナトリウム(東京化成工業(株)製)46mg(1.21mmol)を加えて室温で、4時間、攪拌し、その後、溶液を1Mの塩酸水溶液により中和して、塩化メチレンにより3回抽出し、硫酸マグネシウムによって有機層を乾燥させ、溶媒を留去した。そして、茶色の残留物をシリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル(体積比)=4:1)を使用して精製することにより、上記式(15)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)クマリン(300mg、収率:49%)を得た。
(Example 3)
(Synthesis of caged compounds)
A caged compound represented by the above formula (5) was synthesized. More specifically, to obtain the caged compound represented by the formula (5), first, 570 mg of 7- (diethylamino) -4-methylcoumarin (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) represented by the formula (14) ( To a xylene solution (70 ml) of 2.46 mmol), 414 mg (2.46 mol) of selenium dioxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and this solution was heated to reflux for 24 hours. Next, after cooling to room temperature, celite filtration was performed, and the solvent of the obtained solution was distilled off with an evaporator. Next, ethanol (100 ml) and 46 mg (1.21 mmol) of sodium borohydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added and stirred at room temperature for 4 hours, and then the solution was neutralized with 1M aqueous hydrochloric acid solution. Then, the mixture was extracted three times with methylene chloride, the organic layer was dried with magnesium sulfate, and the solvent was distilled off. Then, the brown residue is purified using silica gel chromatography (dichloromethane: ethyl acetate (volume ratio) = 4: 1) to obtain 7- (diethylamino) -4- represented by the above formula (15). (Hydroxymethyl) coumarin (300 mg, yield: 49%) was obtained.

次に、式(15)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)クマリン(307mg、1.24mmol)のジクロロメタン混合液に、tert-ブチルジメチルクロロシラン(東京化成工業(株)製)225mg(1.49mmol)と4−ジメチルアミノピリジン(45mg、0.37mmol)を加えた後、トリエチルアミン(0.26ml、1.86mmol)を更に加えて、室温で3時間、攪拌した。次に、飽和塩化アンモニウム水溶液でクエンチして、塩化メチレンで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を留去した。そして、粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=4:1)を使用して精製することにより、式(16)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]クマリン(253mg、収率:56%)を得た。   Next, tert-butyldimethylchlorosilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added to a dichloromethane mixed solution of 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) coumarin (307 mg, 1.24 mmol) represented by the formula (15). ) 225 mg (1.49 mmol) and 4-dimethylaminopyridine (45 mg, 0.37 mmol) were added, then triethylamine (0.26 ml, 1.86 mmol) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Next, it was quenched with a saturated aqueous ammonium chloride solution, extracted with methylene chloride, the organic layer was dried over magnesium sulfate, and the solvent was distilled off. The crude product is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 4: 1), whereby 7- (diethylamino) -4-[[ [(1,1-Dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] coumarin (253 mg, yield: 56%) was obtained.

次に、式(16)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]クマリン(195mg、0.538mmol)のアセトニトリル溶液に、N−ブロモスクシンイミド(東京化成工業(株)製)105mg(0.592mmol)と酢酸アンモニウム(5mg、0.0538mmol)を加えて、室温で1時間、攪拌した。次に、水に反応混合物を加えて酢酸エチルで抽出、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗成生物をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=2:1)を使用して精製することにより、式(17)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリン(115mg、収率:49%)を得た。   Next, 7- (diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] coumarin (195 mg, 0.538 mmol) represented by the formula (16) was added to an acetonitrile solution. 105 mg (0.592 mmol) of N-bromosuccinimide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and ammonium acetate (5 mg, 0.0538 mmol) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Next, the reaction mixture was added to water and extracted with ethyl acetate. The organic layer was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated. The crude product is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate = 2: 1), whereby 7- (diethylamino) -4-[[[(1, 1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin (115 mg, yield: 49%) was obtained.

次に、式(17)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリン(100mg、0.227mmol)と4−ニトロフェニルボロン酸ピナコールエステル(アルドリッチ製)57mg(0.227mmol)のDMF−HO(4ml:2ml)溶液に、炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製、63mg、0.59mmol)とジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(東京化成工業(株)製、3mg、0.00454mmol)を加えて、窒素雰囲気下、90℃で24時間、加熱攪拌した。その後、室温まで冷却し、水に加えて塩化メチレンで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=4:1)を使用して精製することにより、式(18)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリン(28mg、収率:26%)を得た。 Next, 7- (diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin (100 mg, 0.227 mmol) represented by formula (17) and To a solution of 4-nitrophenylboronic acid pinacol ester (manufactured by Aldrich) 57 mg (0.227 mmol) in DMF-H 2 O (4 ml: 2 ml), sodium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 63 mg, 0.59 mmol) And dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 3 mg, 0.00454 mmol) were added, and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 24 hours in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, extracted with methylene chloride in addition to water, the organic layer was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated. Then, the crude product is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 4: 1) to give 7- (diethylamino) -4- [ [[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin (28 mg, yield: 26%) was obtained.

次に、式(18)で示される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリン(12.5mg、0.026mmol)のTHF溶液に、テトラブチルアンモニウムフルオリド(東京化成工業(株)製、1mol/Lのテトラヒドロフラン溶液0.052ml、0.052mmol)を0℃にて加えた。その後、室温に戻して、30分攪拌し、飽和塩化アンモニウムでクエンチして、酢酸エチルで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル(体積比)=4:1)を使用して精製することにより、式(19)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4-ニトロフェニル)クマリン(7.6mg、収率:80%)を得た。   Next, 7- (diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin (12.5 mg, 0.026 mmol) represented by formula (18) Tetrabutylammonium fluoride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 1 mol / L tetrahydrofuran solution 0.052 ml, 0.052 mmol) was added to the THF solution at 0 ° C. Then, it returned to room temperature, stirred for 30 minutes, quenched with saturated ammonium chloride, extracted with ethyl acetate, the organic layer was dried with magnesium sulfate, filtered, and the solvent was distilled off. The crude product is purified using silica gel chromatography (dichloromethane: ethyl acetate (volume ratio) = 4: 1) to give 7- (diethylamino) -4- (hydroxy) represented by the formula (19). Methyl) -3- (4-nitrophenyl) coumarin (7.6 mg, yield: 80%) was obtained.

次に、式(19)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ニトロフェニル)クマリン(7.6mg、0.021mmol)と安息香酸(2.5mg、0.021mmol)の乾燥塩化メチレン溶液1mlに、4−ジメチルアミノピリジン(東京化成工業(株)製、0.025mg、0.0021mmol)を加え、10分間、攪拌した。その後、更にN,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミド(4.3mg、0.021mmol)を加えて、室温で、17時間、攪拌した。次に、反応溶液に、水を加えて塩化メチレンで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィーを使用して精製することにより、上記(5)で表されるケージド化合物を得た。   Next, 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (4-nitrophenyl) coumarin (7.6 mg, 0.021 mmol) represented by formula (19) and benzoic acid (2.5 mg, 4-Dimethylaminopyridine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.025 mg, 0.0021 mmol) was added to 1 ml of a dry methylene chloride solution of 0.021 mmol) and stirred for 10 minutes. Thereafter, N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (4.3 mg, 0.021 mmol) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 17 hours. Next, water was added to the reaction solution and the mixture was extracted with methylene chloride. The organic layer was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated. And the caged compound represented by said (5) was obtained by refine | purifying a crude product using a silica gel chromatography.

より具体的には、高純度シリカゲルが充填されたカラム(和光純薬工業(株)製、商品名:C300)を使用して、ゲル浸透クロマトグラフィーにより精製した。   More specifically, it was purified by gel permeation chromatography using a column (trade name: C300, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) packed with high purity silica gel.

なお、移動相として、ヘキサン(和光純薬工業(株)製)と酢酸エチル(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒を使用した。また、ヘキサン/酢酸エチルの混合比率(体積比率)をヘキサン:酢酸エチル=4:1に設定した。また、精製条件を流速10ml/min、25℃とし、カラム保持時間は30分間とした。   As a mobile phase, a mixed solvent of hexane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and ethyl acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. The mixing ratio (volume ratio) of hexane / ethyl acetate was set to hexane: ethyl acetate = 4: 1. The purification conditions were a flow rate of 10 ml / min and 25 ° C., and the column retention time was 30 minutes.

得られたケージド化合物の収量は8.8mg(0.019mmol)、収率は88%であった。   The yield of the obtained caged compound was 8.8 mg (0.019 mmol), and the yield was 88%.

(光照射)
次に、合成したケージド化合物(2590μg)を5mlのジメチルスルホキシド(DMSO)溶液に加えて、波長が360nmの光に対する吸光度が5になるように調製した。
(Light irradiation)
Next, the synthesized caged compound (2590 μg) was added to 5 ml of a dimethyl sulfoxide (DMSO) solution to adjust the absorbance to 5 at a wavelength of 360 nm.

次に、この溶液3mlを、スターラーと共にセルに入れ、キセノンランプ(分光計器(株)製、商品名:BPS-X500B)を使用して、光照射(波長:400±10nm、照射時間:1分)を行った。   Next, 3 ml of this solution is placed in a cell together with a stirrer, and light irradiation (wavelength: 400 ± 10 nm, irradiation time: 1 minute) using a xenon lamp (trade name: BPS-X500B, manufactured by Spectrometer Co., Ltd.) )

そして、上述の実施例1と同様にして、脱ゲージ評価を行ったところ、上述の光照射による近赤外光の2光子吸収により、合成したケージド化合物から安息香酸(アミノ酸の上位概念であるカルボン酸の1種)が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを、HNMRスペクトルデータ(図3参照)により確認した。 Then, when the degauge evaluation was performed in the same manner as in Example 1 described above, benzoic acid (carboxyl, which is a superordinate concept of amino acids), was synthesized from the synthesized caged compound by the two-photon absorption of near-infrared light by the above-described light irradiation. It was confirmed by 1 HNMR spectral data (see FIG. 3) that one kind of acid) was generated and a degazing reaction occurred.

より具体的には、図3に示すように、安息香酸由来のシグナルが7.95、7.62、7.50ppm付近に観測されたが、原料由来のシグナル(8.25、7.83、7.72、7.63、7.50、6.80、6.62ppm付近)が、時間の経過と共に観測されなくなった。このことは、ケージド化合物から安息香酸が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを示していると言える。   More specifically, as shown in FIG. 3, benzoic acid-derived signals were observed in the vicinity of 7.95, 7.62, and 7.50 ppm, but the raw material-derived signals (8.25, 7.83, 7.72, 7.63, 7.50, 6.80, and 6.62 ppm) were not observed over time. This can be said to indicate that benzoic acid is generated from the caged compound and a degageation reaction occurs.

そして、上述の実施例1と同様にして、量子収率を算出したところ、量子収率は、0.01であった。   And when the quantum yield was computed like the above-mentioned Example 1, the quantum yield was 0.01.

(実施例4)
(ケージド化合物の合成)
上記式(6)で示されるケージド化合物を合成した。より具体的には、式(17)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1-ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル] −3−ブロモクマリン(206mg、0.468mmmol)と4−(N,N’ジメチルアミノ)フェニルボロン酸ピナコールエステル(アルドリッチ製、116mg、0.468mmol)のDMF−HO(4ml:2ml)溶液に、炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製、99mg、0.935mmol)とジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(東京化成工業(株)製、7mg、0.00935mmol)を加えて窒素雰囲気下において、90℃で24時間、加熱攪拌した。その後、室温まで冷やし、水を加えて塩化メチレンで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、式(20)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ジメチルアミノフェニル)クマリン(206mg、収率:92%)を得た。
(Example 4)
(Synthesis of caged compounds)
A caged compound represented by the above formula (6) was synthesized. More specifically, 7- (diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin (206 mg, 0.468 mmol) represented by formula (17) And 4- (N, N′dimethylamino) phenylboronic acid pinacol ester (manufactured by Aldrich, 116 mg, 0.468 mmol) in a DMF-H 2 O (4 ml: 2 ml) solution with sodium carbonate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 99 mg, 0.935 mmol) and dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 7 mg, 0.00935 mmol) were added, and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 24 hours in a nitrogen atmosphere. did. Then, it cooled to room temperature, added water, extracted with methylene chloride, the organic layer was dried with magnesium sulfate, filtered, and the solvent was distilled off. The crude product is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1) to give 7- (diethylamino) -4- ( Hydroxymethyl) -3- (4-dimethylaminophenyl) coumarin (206 mg, yield: 92%) was obtained.

次に、式(20)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ジメチルアミノフェニル)クマリン(130mg、0.27mmol)のTHF溶液にテトラブチルアンモニウムフルオリド(東京化成工業(株)製、1mol/Lのテトラヒドロフラン溶液0.054ml、0.054mmol)を0℃で加え、その後、室温に戻して、30分間、攪拌した。そして、飽和塩化アンモニウムでクエンチして、酢酸エチルで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、式(21)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ジメチルアミノフェニル)クマリン(40mg、収率:40%)を得た。   Next, tetrabutylammonium fluoride (Tokyo) was added to a THF solution of 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (4-dimethylaminophenyl) coumarin (130 mg, 0.27 mmol) represented by the formula (20). A 1 mol / L tetrahydrofuran solution (0.054 ml, 0.054 mmol) manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd. was added at 0 ° C., and then the mixture was returned to room temperature and stirred for 30 minutes. Then, it was quenched with saturated ammonium chloride, extracted with ethyl acetate, the organic layer was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated. The crude product is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1) to give 7- (diethylamino) -4- (hydroxy) represented by the formula (21). Methyl) -3- (4-dimethylaminophenyl) coumarin (40 mg, yield: 40%) was obtained.

次に、式(21)に示す7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(4−ジメチルアミノフェニル)クマリン(30mg、0.082mmol)と安息香酸(10mg、0.082mmol)の乾燥塩化メチレン溶液4mlに4−ジメチルアミノピリジン(東京化成工業(株)製、1.0mg、0.0082mmol)を加え、10分間、攪拌した。その後、N,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミド(17mg、0.082mmol)を加えて、室温で17時間、攪拌した。次に、反応溶液に水を加えて塩化メチレンで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィーを使用して精製することにより、上記(6)で表されるケージド化合物を得た。   Next, 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (4-dimethylaminophenyl) coumarin (30 mg, 0.082 mmol) and benzoic acid (10 mg, 0.082 mmol) represented by formula (21) 4-dimethylaminopyridine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 1.0 mg, 0.0082 mmol) was added to 4 ml of the dry methylene chloride solution, and the mixture was stirred for 10 minutes. Then, N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (17 mg, 0.082 mmol) was added and stirred at room temperature for 17 hours. Next, water was added to the reaction solution and the mixture was extracted with methylene chloride. The organic layer was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated. And the caged compound represented by said (6) was obtained by refine | purifying a crude product using a silica gel chromatography.

より具体的には、高純度シリカゲルが充填されたカラム(和光純薬工業(株)製、商品名:C300)を使用して、ゲル浸透クロマトグラフィーにより精製した。   More specifically, it was purified by gel permeation chromatography using a column (trade name: C300, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) packed with high purity silica gel.

なお、移動相として、ヘキサン(和光純薬工業(株)製)と酢酸エチル(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒を使用した。また、ヘキサン/酢酸エチルの混合比率(体積比率)をヘキサン:酢酸エチル=2:1に設定した。また、精製条件を流速10ml/min、25℃とし、カラム保持時間は30分間とした。   As a mobile phase, a mixed solvent of hexane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and ethyl acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. The mixing ratio (volume ratio) of hexane / ethyl acetate was set to hexane: ethyl acetate = 2: 1. The purification conditions were a flow rate of 10 ml / min and 25 ° C., and the column retention time was 30 minutes.

得られたケージド化合物の収量は33mg(0.070mmol)、収率は86%であった。   The yield of the obtained caged compound was 33 mg (0.070 mmol), and the yield was 86%.

そして、上述の実施例3と同様にして、光照射を行うと共に、脱ゲージ評価を行ったところ、上述の光照射による近赤外光の2光子吸収により、合成したケージド化合物から安息香酸(アミノ酸の上位概念であるカルボン酸の1種)が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを、HNMRスペクトルデータ(図4参照)により確認した。 Then, in the same manner as in Example 3 described above, light irradiation and degauge evaluation were performed, and benzoic acid (amino acid) was synthesized from the synthesized caged compound by two-photon absorption of near-infrared light by the light irradiation described above. It was confirmed by 1 HNMR spectrum data (see FIG. 4) that one kind of carboxylic acid, which is a superordinate concept of (1), was generated and a degageation reaction occurred.

より具体的には、図4に示すように、安息香酸由来のシグナルが7.95、7.62、7.50ppm付近に観測されたが、原料由来のシグナル(7.90、7.67、7.60、7.57、7.18、6.78、6.58ppm付近)が、時間の経過と共に観測されなくなった。このことは、ケージド化合物から安息香酸が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを示していると言える。   More specifically, as shown in FIG. 4, benzoic acid-derived signals were observed in the vicinity of 7.95, 7.62, and 7.50 ppm, but the raw material-derived signals (7.90, 7.67, 7.60, 7.57, 7.18, 6.78, and 6.58 ppm)) were not observed over time. This can be said to indicate that benzoic acid is generated from the caged compound and a degageation reaction occurs.

そして、上述の実施例1と同様にして、量子収率を算出したところ、量子収率は、0.15であった。   And when the quantum yield was computed like the above-mentioned Example 1, the quantum yield was 0.15.

(実施例5)
(ケージド化合物の合成)
上記式(22)で示されるケージド化合物を合成した。より具体的には、まず、式(23)に示す4−ブロモ−N,N−ジメチルベンゼンアミン(東京化成工業(株)製、200mg、0.995mmol)とトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(アルドリッチ製、45mg、0.050mmol)とトリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(和光純薬工業(株)製、29mg、0.10mmol)の乾燥トルエン溶液に、4,5,5,5-テトラメチル-2-ビニル-1,3,2-ジオキサボロラン(東京化成工業(株)製、0.19ml、1.1mmol)とN,N−ジイソプロピルエチルアミン(東京化成工業(株)製、0.33ml、2.0mmol)を加えて窒素雰囲気下、95℃で3時間、加熱攪拌した。その後、室温まで冷却し、水に加えて酢酸エチルで抽出し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=5:1)を使用して精製することにより、式(24)で表されるN,N−ジメチル−4−[(1E)−2−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)エテニル]ベンゼンアミン(160mg、収率:65%)を得た。
(Example 5)
(Synthesis of caged compounds)
A caged compound represented by the above formula (22) was synthesized. More specifically, first, 4-bromo-N, N-dimethylbenzenamine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 200 mg, 0.995 mmol) and tris (dibenzylideneacetone) dipalladium represented by the formula (23) ( Aldrich (45 mg, 0.050 mmol) and tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate (Wako Pure Chemical Industries, 29 mg, 0.10 mmol) in a dry toluene solution was 4,5,5,5- Tetramethyl-2-vinyl-1,3,2-dioxaborolane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.19 ml, 1.1 mmol) and N, N-diisopropylethylamine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.33 ml) 2.0 mmol), and the mixture was heated and stirred at 95 ° C. for 3 hours under a nitrogen atmosphere. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, extracted with ethyl acetate in addition to water, the organic layer was dried over sodium sulfate, filtered and evaporated. The crude product is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 5: 1) to obtain N, N-dimethyl-4- [ (1E) -2- (4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl) ethenyl] benzenamine (160 mg, yield: 65%) was obtained.

次に、式(17)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−ブロモクマリン(200mg、0.454mmol)とN,N−ジメチル−4−[(1E)−2−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)エテニル]ベンゼンアミン(125mg、0.454mmol)のDMF−HO(16ml:4ml)溶液に、炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製、96mg、0.908mmol)とジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(東京化成工業(株)製、8mg、0.00908mmol)を加えて、窒素雰囲気下、90℃で7時間、加熱攪拌した。その後、室温まで冷却し、水に加えて塩化メチレンで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、式(25)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−(N−[(1E)−2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル])クマリン(155mg、収率:67%)を得た。 Next, 7- (diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3-bromocoumarin (200 mg, 0.454 mmol) represented by formula (17) and N, N-dimethyl-4-[(1E) -2- (4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl) ethenyl] benzenamine (125 mg, 0.454 mmol) Of DMF-H 2 O (16 ml: 4 ml) in sodium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 96 mg, 0.908 mmol) and dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) Product, 8 mg, 0.00908 mmol) was added, and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 7 hours under a nitrogen atmosphere. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, extracted with methylene chloride in addition to water, the organic layer was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated. Then, the crude product is purified using silica gel chromatography (hexane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1), whereby 7- (diethylamino) -4- [ [[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3- (N-[(1E) -2- [4- (dimethylamino) phenyl] ethenyl]) coumarin (155 mg, yield: 67 %).

次に、式(25)で示される7−(ジエチルアミノ)−4−[[[(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシリル]オキシ]メチル]−3−(N−[(1E)−2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル])クマリン(39mg、0.077mmol)のTHF溶液に、テトラブチルアンモニウムフルオリド(東京化成工業(株)製、1mol/Lのテトラヒドロフラン溶液0.15ml、0.15mmol)を0℃にて加えた。その後、室温に戻して、30分攪拌し、飽和塩化アンモニウムでクエンチして、酢酸エチルで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル(体積比)=2:1)を使用して精製することにより、式(26)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(N−[(1E)−2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル])クマリン(24mg、収率:79%)を得た。   Next, 7- (diethylamino) -4-[[[(1,1-dimethylethyl) dimethylsilyl] oxy] methyl] -3- (N-[(1E) -2- [ 4- (dimethylamino) phenyl] ethenyl]) coumarin (39 mg, 0.077 mmol) in a THF solution of tetrabutylammonium fluoride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.15 ml of a 1 mol / L tetrahydrofuran solution; 15 mmol) was added at 0 ° C. Then, it returned to room temperature, stirred for 30 minutes, quenched with saturated ammonium chloride, extracted with ethyl acetate, the organic layer was dried with magnesium sulfate, filtered, and the solvent was distilled off. The crude product is purified using silica gel chromatography (dichloromethane: ethyl acetate (volume ratio) = 2: 1) to give 7- (diethylamino) -4- (hydroxy) represented by the formula (26). Methyl) -3- (N-[(1E) -2- [4- (dimethylamino) phenyl] ethenyl]) coumarin (24 mg, yield: 79%) was obtained.

次に、式(26)で表される7−(ジエチルアミノ)−4−(ヒドロキシメチル)−3−(N−[(1E)−2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル])クマリン(27mg、0.069mmol)と安息香酸(8.3mg、0.069mmol)の乾燥塩化メチレン溶液4mlに、4−ジメチルアミノピリジン(東京化成工業(株)製、0.83mg、0.0069mmol)を加え、10分間、攪拌した。その後、更にN,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミド(15mg、0.069mmol)を加えて、室温で、12時間、攪拌した。次に、反応溶液に、水を加えて塩化メチレンで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過、溶媒留去した。そして、粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィーを使用して精製することにより、上記(22)で表されるケージド化合物を得た。   Next, 7- (diethylamino) -4- (hydroxymethyl) -3- (N-[(1E) -2- [4- (dimethylamino) phenyl] ethenyl]) coumarin represented by the formula (26) ( 4-dimethylaminopyridine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.83 mg, 0.0069 mmol) was added to 4 ml of a dry methylene chloride solution of 27 mg, 0.069 mmol) and benzoic acid (8.3 mg, 0.069 mmol). Stir for 10 minutes. Thereafter, N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (15 mg, 0.069 mmol) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. Next, water was added to the reaction solution and the mixture was extracted with methylene chloride. The organic layer was dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated. And the caged compound represented by said (22) was obtained by refine | purifying a crude product using a silica gel chromatography.

より具体的には、高純度シリカゲルが充填されたカラム(和光純薬工業(株)製、商品名:C300)を使用して、ゲル浸透クロマトグラフィーにより精製した。   More specifically, it was purified by gel permeation chromatography using a column (trade name: C300, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) packed with high purity silica gel.

なお、移動相として、ヘキサン(和光純薬工業(株)製)と酢酸エチル(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒を使用した。また、ヘキサン/酢酸エチルの混合比率(体積比率)をヘキサン:酢酸エチル=2:1に設定した。また、精製条件を流速10ml/min、25℃とし、カラム保持時間は30分間とした。   As a mobile phase, a mixed solvent of hexane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and ethyl acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. The mixing ratio (volume ratio) of hexane / ethyl acetate was set to hexane: ethyl acetate = 2: 1. The purification conditions were a flow rate of 10 ml / min and 25 ° C., and the column retention time was 30 minutes.

得られたケージド化合物の収量は30mg(0.060mmol)、収率は88%であった。   The yield of the obtained caged compound was 30 mg (0.060 mmol), and the yield was 88%.

(光照射)
次に、合成したケージド化合物(980μg)を5mlのジメチルスルホキシド(DMSO)溶液に加えて、波長が458nmの光に対する吸光度が5になるように調製した。
(Light irradiation)
Next, the synthesized caged compound (980 μg) was added to 5 ml of a dimethyl sulfoxide (DMSO) solution to adjust the absorbance to 5 at a wavelength of 458 nm.

次に、この溶液3mlを、スターラーと共にセルに入れ、キセノンランプ(分光計器(株)製、商品名:BPS-X500B)を使用して、光照射(波長:458±10nm、照射時間:1分)を行った。   Next, 3 ml of this solution is placed in a cell together with a stirrer, and light irradiation (wavelength: 458 ± 10 nm, irradiation time: 1 minute) using a xenon lamp (trade name: BPS-X500B, manufactured by Spectrometer Co., Ltd.) )

(脱ゲージ評価)
次に、上述の光照射による近赤外光の2光子吸収により、合成したケージド化合物から安息香酸(アミノ酸の上位概念であるカルボン酸の1種)が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを、HNMRスペクトルデータ(図5参照)により確認した。なお、2光子吸収の特性として、700nmでの2光子吸収断面積は850GMであった。
(Degauge evaluation)
Next, by the two-photon absorption of near-infrared light by the above-mentioned light irradiation, benzoic acid (a kind of carboxylic acid, which is a superordinate concept of amino acids) is generated from the synthesized caged compound, resulting in a degageation reaction. It was confirmed by 1 HNMR spectrum data (see FIG. 5). As a characteristic of two-photon absorption, the two-photon absorption cross section at 700 nm was 850 GM.

より具体的には、本実施例におけるHNMRスペクトルの測定は、核磁気共鳴測定装置(BRUKER製、商品名:AscendTM 400)を用い、内部基準としてDMSO−dを使用するとともに、周波数を400MHzに設定して行った。また、測定温度は297.3Kに設定し、光照射から20分後、35分後、及び45分後に測定を行った。 More specifically, the measurement of 1 HNMR spectrum in this example uses a nuclear magnetic resonance measuring apparatus (manufactured by BRUKER, trade name: Ascend 400), uses DMSO-d 6 as an internal reference, and sets the frequency. It was set at 400 MHz. The measurement temperature was set to 297.3 K, and the measurement was performed 20 minutes, 35 minutes, and 45 minutes after the light irradiation.

そして、図5に示すように、安息香酸由来のシグナルが7.95、7.62、7.50ppm付近に観測されたが、原料由来のシグナル(7.95、7.71、7.66、7.51、7.48、7.38、7.11、6.77、6.71、6.58、5.70ppm付近)が、時間の経過と共に観測されなくなった。このことは、ケージド化合物から安息香酸が発生し、脱ゲ−ジ化反応が生じていることを示していると言える。   As shown in FIG. 5, benzoic acid-derived signals were observed in the vicinity of 7.95, 7.62, and 7.50 ppm, but the raw material-derived signals (7.95, 7.71, 7.66, 7.51, 7.48, 7.38, 7.11, 6.77, 6.71, 6.58, and 5.70 ppm) were not observed over time. This can be said to indicate that benzoic acid is generated from the caged compound and a degageation reaction occurs.

(量子収率の算出)
次に、合成したゲージド化合物の粒子収率を算出した。より具体的には、まず、原料溶液10μlと、反応溶液10μlを使用し、高速液体クロマトグラフィー(日本分光工業(株)製、商品名:880−PU)を使用して、原料溶液10μlを注入した場合の積分値と、反応溶液10μlを注入した場合の積分値を算出し、上述の数式(1)を用いて、反応率を算出した。その結果、反応率は7.9%であった。
(Calculation of quantum yield)
Next, the particle yield of the synthesized gauged compound was calculated. More specifically, first, 10 μl of the raw material solution and 10 μl of the reaction solution are used, and 10 μl of the raw material solution is injected using high performance liquid chromatography (trade name: 880-PU, manufactured by JASCO Corporation). The integrated value when the reaction solution was injected and the integrated value when 10 μl of the reaction solution was injected were calculated, and the reaction rate was calculated using Equation (1) above. As a result, the reaction rate was 7.9%.

なお、カラムには、Inertsil ODS-3を使用し、アセトニトリル溶媒を移動相として使用した。   Inertsil ODS-3 was used for the column, and acetonitrile solvent was used as the mobile phase.

次に、光照射の際に使用した光源であるキセノンランプの光量I(3.34×10−6mol/min)を用いて、以下の数式(3)から量子収率を算出した。なお、15秒照射により反応した式(22)で表されるケージド化合物の分子数(mol)は、高速液体クロマトグラフィー測定方法により測定し、15秒照射により式(22)で表されるケージド化合物が吸収した光量(mol)は、高速液体クロマトグラフィー測定方法により測定した。その結果、15秒照射により反応した式(22)で表されるケージド化合物の分子数(mol)は0.938×10-7(mol)であり、15秒照射により式(22)で表されるケージド化合物が吸収した光量(mol)は0.835×10−6(mol)であり、量子収率は、0.112であった。 Next, the quantum yield was calculated from the following formula (3) using the light quantity I (3.34 × 10 −6 mol / min) of a xenon lamp which is a light source used for light irradiation. The number of molecules (mol) of the caged compound represented by formula (22) reacted by irradiation for 15 seconds was measured by a high performance liquid chromatography measurement method, and the caged compound represented by formula (22) by irradiation for 15 seconds. The amount of light (mol) absorbed by was measured by a high performance liquid chromatography measurement method. As a result, the number of molecules (mol) of the caged compound represented by the formula (22) reacted by irradiation for 15 seconds is 0.938 × 10 −7 (mol), and expressed by the formula (22) by irradiation for 15 seconds. The amount of light absorbed by the caged compound (mol) was 0.835 × 10 −6 (mol), and the quantum yield was 0.112.

(数3)
量子収率=15秒照射により反応した式(22)で表されるケージド化合物の分子数(mol)÷15秒照射により式(22)で表されるケージド化合物が吸収した光量(mol) (3)
(Equation 3)
Quantum yield = number of molecules of caged compound represented by formula (22) reacted by irradiation for 15 seconds (mol) ÷ light quantity absorbed by caged compound represented by formula (22) by irradiation for 15 seconds (3) (3) )

以上より、実施例1〜5のケージド化合物によれば、量子収率が飛躍的に向上し、アミノ酸等の生理活性物質の時空間制御を効率よく行うことが可能になることが分かる。また、生体透過性を有する近赤外光を使用できるため、紫外光を使用する場合に比し、生体損傷を抑制することが可能になる。   From the above, it can be seen that according to the caged compounds of Examples 1 to 5, the quantum yield is remarkably improved, and the spatiotemporal control of physiologically active substances such as amino acids can be efficiently performed. Moreover, since near-infrared light having biological permeability can be used, it is possible to suppress biological damage compared to the case of using ultraviolet light.

本発明の活用例としては、光応答性のケージド化合物及びその製造方法が挙げられる。   Examples of utilization of the present invention include photoresponsive caged compounds and methods for producing the same.

Claims (7)

下記式(1)で表されることを特徴とするケージド化合物。
(式中、Rはメトキシ基またはジエチルアミノ基を示し、Rは水素原子またはメトキシ基を示し、Rはニトロ基またはジメチルアミノ基を示す。)
A caged compound represented by the following formula (1):
(In the formula, R 1 represents a methoxy group or a diethylamino group, R 2 represents a hydrogen atom or a methoxy group, and R 3 represents a nitro group or a dimethylamino group.)
下記式(2)で表されることを特徴とする請求項1に記載のケージド化合物。
The caged compound according to claim 1, which is represented by the following formula (2).
下記式(3)で表されることを特徴とする請求項1に記載のケージド化合物。
The caged compound according to claim 1, which is represented by the following formula (3).
下記式(4)で表されることを特徴とする請求項1に記載のケージド化合物。
The caged compound according to claim 1, which is represented by the following formula (4).
下記式(5)で表されることを特徴とする請求項1に記載のケージド化合物。
The caged compound according to claim 1, which is represented by the following formula (5).
下記式(6)で表されることを特徴とする請求項1に記載のケージド化合物。
The caged compound according to claim 1, which is represented by the following formula (6).
アルコール誘導体とカルボン酸のエステル化反応を行うことにより、下記式(7)で表されるケージド化合物を製造することを特徴とするケージド化合物の製造方法。
(式中、Rはメトキシ基またはジエチルアミノ基を示し、Rは水素原子またはメトキシ基を示し、Rはニトロ基またはジメチルアミノ基を示す。)
The caged compound manufacturing method characterized by manufacturing the caged compound represented by following formula (7) by performing esterification reaction of an alcohol derivative and carboxylic acid.
(In the formula, R 1 represents a methoxy group or a diethylamino group, R 2 represents a hydrogen atom or a methoxy group, and R 3 represents a nitro group or a dimethylamino group.)
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