JP2021530993A - バイコンジュゲート可能な標識および使用方法 - Google Patents

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Abstract

本明細書において、蛍光マーカを含む生体分子が提供される。標識は式（Ｉ）を有するＣｙ３Ｂであり、式中、Ｑ１およびＱ２は独立して、モノマーまたはオリゴマー生体分子である。

Description

本発明は、バイコンジュゲート可能な標識および使用方法に関する。
標識されたプローブは、生物学的分析物を検出し、生物学的プロセスを分析する方法で広く使用されている。これらの技術のいくつかは、発光標識された反応成分を使用してリアルタイムで生物学的反応を監視することを含む。標識は光源で照らされて発光し、発光した光は光検出器で検出される。これらの事象を記録および分析して、対応する発光特性に基づいて個々の反応成分を特定することができる。複数の型の中から特定の型の標識分子を同定する際には、各型が独特で容易に区別可能な発光特性を示すことが重要である。しかしながら、これらのシステムで使用する標識プローブを設計する場合は、複雑な生物学的プロセスに固有の感度を慎重に検討する必要がある。
本開示の態様は、内部でコンジュゲートされた（ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ−ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）発光標識を含む標識された生体分子（ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）に関する。いくつかの態様において、本開示は、反応において使用するために構成された基質を含む標識された生体分子を提供する。いくつかの態様において、本開示は、重合反応において使用するために構成されたヌクレオチドを含む標識された生体分子を提供する。いくつかの態様において、本開示は、本明細書に記載されている標識されたヌクレオチドを使用する配列決定の方法を提供する。いくつかの態様において、本開示は、本明細書に記載されているバイコンジュゲート可能な（ｂｉｃｏｎｊｕｇａｔａｂｌｅ）発光標識とそれを作製する方法を提供する。
いくつかの態様において、本出願は、式（Ｉ）の標識された生体分子を提供する：
Figure 2021530993
式中、Ｑ１およびＱ２は独立してモノマーまたはオリゴマー生体分子であり；Ａは多環フルオロフォア（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅ）であり；かつＬ１およびＬ２は、独立して、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるリンカーである。
いくつかの態様において、本明細書において提供されるのは、本出願に従う標識された生体分子に関連する１以上のヌクレオチドを含む標識されたヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドは、グアニン、シトシン、アデニン、およびチミンもしくはウラシルから選択される１種類のヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドは、重合反応条件に供される場合、ポリメラーゼによって標識された生体分子から切断される。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドはヌクレオシドポリリン酸を含む。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドはヌクレオシド三リン酸を含む。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドはヌクレオシド六リン酸を含む。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチド（例えば、ヌクレオシドポリリン酸）は、末端のリン酸を介して標識された生体分子に結合している。いくつかの態様において、本明細書において提供されるのは、本出願に従う標識されたヌクレオチドを含む組成物である。
いくつかの態様において、本明細書において提供されるのは、反応混合物中に２以上の異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む核酸配列決定反応組成物である。いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物の少なくとも１つの種類の標識されたヌクレオチドは、本出願に従う標識されたヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、４つの異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、グアニンを含む第１の標識されたヌクレオチド、シトシンを含む第２の標識されたヌクレオチド、アデニンを含む第３の標識されたヌクレオチド、およびチミンまたはウラシルを含む第４の標識されたヌクレオチドを含む。
いくつかの態様において、本明細書において提供されるのは、鋳型核酸の配列を決定する方法である。いくつかの実施形態において、方法は、標的体積中の複合体であって、鋳型核酸、プライマーおよび重合酵素を含む複合体を、本出願に従う核酸配列決定反応組成物に曝露することを含む。いくつかの実施形態において、方法は、１以上の励起エネルギーの一連のパルスを標的体積の近くに向けることをさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、プライマーを含む核酸への連続的な組み込み中に、発光標識されたヌクレオチドからの複数の放出された光子を検出することをさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、放出された光子のタイミングおよび任意選択で発光強度を決定することによって、組み込まれたヌクレオチドの配列を同定することをさらに含む。
いくつかの態様において、本明細書において提供されるのは、鋳型核酸の配列を決定するキットである。いくつかの実施形態において、キットは、２以上の異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物の２以上の異なる種類の標識されたヌクレオチドのうちの少なくとも１つは、本出願に従う標識されたヌクレオチドを含む。
いくつかの態様において、本出願は、式（ＩＩ）の化合物またはその塩を提供し：
Figure 2021530993
式中、Ａは多環フルオロフォアであり；かつＬ１およびＬ２は、独立して、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるリンカーであり；Ｐ１は酸素保護基であり、かつＲ１は反応性部分である。いくつかの態様において、本明細書において提供されるのは、式（ＩＩ）の化合物を含む組成物である。
いくつかの態様において、本明細書において提供されるのは、本出願の標識された生体分子を調製する方法である。いくつかの実施形態において、同方法は、（ｉ）式Ｑ２−ＯＨのモノマーまたはオリゴマー生体分子またはその塩を、コンジュゲーション（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）を促進して以下の式のコンジュゲートを生成するのに十分な条件下で、式（ＩＩ）の化合物またはその塩と接触させることを含む。
Figure 2021530993
いくつかの実施形態において、方法は、（ｉｉ）Ｐ１保護基を切断し、以下の式のコンジュゲートを生成するのに十分な条件下で、ステップ（ｉ）で形成されたコンジュゲートを脱保護することをさらに含む。
Figure 2021530993
いくつかの実施形態において、方法は、（ｉｉｉ）ステップ（ｉｉ）で形成されたコンジュゲートを、コンジュゲーションを促進して式（Ｉ）の標識された生体分子を生成するのに十分な条件下で、式Ｑ１−Ｏ−Ｒ１のモノマーまたはオリゴマー生体分子またはその塩と接触させることをさらに含む。
本発明の特定の実施形態の詳細は、以下に説明する特定の実施形態の詳細な説明に記載される。本発明の他の特徴、目的、および利点は、定義、実施例、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
図１Ａ〜１Ｇは、本出願に従う標識された生体分子の様々な例を示す。図１Ａは、１つの内部標識（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｌａｂｅｌ）を有する標識された生体分子を示す。 図１Ａ〜１Ｇは、本出願に従う標識された生体分子の様々な例を示す。図１Ｂは、２つの内部標識を有する標識された生体分子を示す。 図１Ａ〜１Ｇは、本出願に従う標識された生体分子の様々な例を示す。図１Ｃは、環状に標識された生体分子を示す。 図１Ａ〜１Ｇは、本出願に従う標識された生体分子の様々な例を示す。図１Ｄは、非標識鎖にハイブリダイズした内部で標識された鎖を含む標識されたオリゴヌクレオチドを示す。 図１Ａ〜１Ｇは、本出願に従う標識された生体分子の様々な例を示す。図１Ｅは、別の内部で標識された鎖にハイブリダイズした１つの内部で標識された鎖を含む標識されたオリゴヌクレオチドを示す。 図１Ａ〜１Ｇは、本出願に従う標識された生体分子の様々な例を示す。図１Ｆは、２つの内部標識を有する標識された鎖にハイブリダイズした非標識鎖を含む標識されたオリゴヌクレオチドを示す。 図１Ａ〜１Ｇは、本出願に従う標識された生体分子の様々な例を示す。図１Ｇは、自己ハイブリダイズしてステムループモチーフを形成する標識されたオリゴヌクレオチド鎖を示す。 図２Ａ〜２Ｃは、本出願に従う標識された生体分子の使用の例を示す。図２Ａは、標的核酸配列にハイブリダイズした内部で標識されたオリゴヌクレオチドを示す。 図２Ａ〜２Ｃは、本出願に従う標識された生体分子の使用の例を示す。図２Ｂは、標的タンパク質によって結合された内部で標識された生体分子を示す。 図２Ａ〜２Ｃは、本出願に従う標識された生体分子の使用の例を示す。図２Ｃは、標的タンパク質に結合した内部で標識された抗体を示す。 図３Ａ〜３Ｂは、本出願に従う機能的部分で修飾された標識された生体分子の例を示す。図３Ａは、生体分子から切断されない限り内部標識の検出を妨げる消光部分（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｍｏｉｅｔｙ）で修飾された内部で標識されたオリゴヌクレオチドを示す。 図３Ａ〜３Ｂは、本出願に従う機能的部分で修飾された標識された生体分子の例を示す。図３Ｂは、標的タンパク質によって結合されるリガンドで修飾された内部で標識された生体分子を示し、リガンドの標的タンパク質への結合は、内部標識の検出を可能にする。 図４Ａ〜４Ｃは、本出願に従う重合酵素によって結合された標識ヌクレオチドの例を示す。図４Ａは、外部標識を含むヌクレオチドに結合した重合酵素を示す。 図４Ａ〜４Ｃは、本出願に従う重合酵素によって結合された標識ヌクレオチドの例を示す。図４Ｂは、内部で標識された生体分子を含むヌクレオチドに結合した重合酵素を示す。 図４Ａ〜４Ｃは、本出願に従う重合酵素によって結合された標識ヌクレオチドの例を示す。図４Ｃは、内部で標識されたオリゴヌクレオチドを含むヌクレオチドに結合した重合酵素を示す。 図５Ａ〜５Ｂは、本出願に従う外部で標識された生体分子および内部で標識された生体分子の比較配列決定分析を示す。図５Ａは、一般的に、調製されてさらなる分析に供された、外部で標識されたヌクレオチドおよび内部で標識されたヌクレオチドのセットを示す。 図５Ａ〜５Ｂは、本出願に従う外部で標識された生体分子および内部で標識された生体分子の比較配列決定分析を示す。図５Ｂは、外部で標識されたヌクレオチドおよび内部で標識されたヌクレオチドを使用して実施された単一分子配列決定反応の結果を示す。 図６は、外部で標識されかつ内部で標識されたヌクレオチドの励起および発光スペクトルの整列を示す。
本明細書の一部を構成する添付の図面は、説明とともに本発明のいくつかの実施形態を示し、本発明の原理を説明するのに役立つ。
他の態様の中で、本開示は、内部でコンジュゲートされた（ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ−ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）発光標識（例えば、内部標識）を含む標識された生体分子を提供する。いくつかの実施形態において、内部標識は、回転を制限し、発光寿命を短縮する不活性化経路を遮断する増強されたコンフォメーション拘束（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｔｒａｉｎｔ）を備えて構成されている。いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、発光強度または他の発光特性を低下させる可能性のある標識−標識間相互作用および他の消光効果を回避する、内部標識のための堅固な（ｒｉｇｉｄ）分子足場を提供するように構成される。
いかなる特定の理論にも拘束されることを望まないが、本明細書で提供される標識された生体分子は、量子収率の改善および発光寿命の延長、発光強度および／または輝度の増加、ならびに反応種の形成を制限するバルク溶媒分子への曝露の減少などの多数の明確な利点を提供する。したがって、いくつかの実施形態において、本明細書において提供されるのは、標識された生体分子および使用方法である。いくつかの実施形態において、本開示は、標識された生体分子の調製に関連する組成物および方法を提供する。いくつかの実施形態において、本開示は、バイコンジュゲート可能な（ｂｉｃｏｎｊｕｇａｔａｂｌｅ）標識された生体分子の調製に関連する組成物および方法を提供する。
内部で標識された生体分子
本発明の一態様は、内部で標識された生体分子（「標識された生体分子（ｌａｂｅｌｅｄ ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）」）に関する。本明細書に記載されるように、標識された生体分子（例えば、オリゴヌクレオチド、核酸、ポリペプチド、タンパク質、多糖）は、内部でコンジュゲートされた発光化合物（「発光標識」または「標識」、例えば、多環式フルオロフォア）を含む。「内部で標識された（ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ−ｌａｂｅｌｅｄ）」または「内部でコンジュゲートされた」は、本明細書で交換可能に使用され、生体分子の一部が発光化合物の第１の部位にコンジュゲートし、生体分子の別の部分が発光化合物の第２の部位にコンジュゲートする場合を指す。発光化合物の内部コンジュゲーション（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）にはいくつかの利点がある。例えば、生体分子への標識の内部コンジュゲーションは、標識の寿命および他の光物理的特性を変える可能性がある（例えば、標識の制限された回転によって）。別の例として、標識の内部コンジュゲーションは、標識を固定化し、自己消光を緩和するように他の標識からそれを分離することができる。さらに、標識の内部コンジュゲーションは、溶液中の他の成分に損傷を与える可能性のあるラジカル形成を軽減するために、溶液中のバルク溶媒への標識のアクセスを制限し得る。標識の内部組込みには、本明細書に記載されている他の利点がある。図１Ａ〜１Ｇに、標識された生体分子の非限定的な一組の例を示す。
図１Ａ〜１Ｇは、本出願に従う標識された生体分子の様々の構成を一般的に示す。各例は、内部標識と生体分子（点描形状として表示されている）を有するものとして示されている。図１Ａは、生体分子のある部分を生体分子の別の部分にコンジュゲートする１つの内部標識を含む標識された生体分子である。いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、２以上の内部標識を含む。
図１Ｂは、２つの内部標識を有する標識された生体分子を示す。示されるように、１つの標識は、生体分子の第１の部分を生体分子の第２の部分にコンジュゲートし、別の標識は、生体分子の第２の部分を生体分子の第３の部分にコンジュゲートする。いくつかの実施形態において、同じ内部標識の２以上のコピーを有する標識された生体分子は、内部標識の１つのコピーを有する標識された生体分子と比較して、増加した発光強度および／または輝度を示す。いくつかの実施形態において、２以上の異なる種類の内部標識を有する標識された生体分子は、２以上の固有の検出可能な信号を提供する。複数で標識された生体分子の様々な構成および使用の例は、本明細書の他の場所に記載されている。
本出願に従って、内部でコンジュゲートされた標識の剛性の増加は、例えば、内部標識の多環式フルオロフォアによって提供されるコンフォメーション拘束を介して、標識された生体分子の１以上の発光特性を増強することで示されている。有利なことに、内部標識がコンジュゲートされている生体分子足場は、剛性をさらに促進し、これらのシステムにおける１以上の発光特性をさらに増強するように工学操作することができる。
図１Ｃは、環状化された生体分子にコンジュゲートされた内部標識を含む標識された生体分子である。この例によって示されるように、いくつかの実施形態において、内部標識は、標識された生体分子が環状化されるように、生体分子の一方の端部を生体分子の別の端部にコンジュゲートする。特定の理論に拘束されることを望まないが、環状化は生体分子の骨格全体にわたって構造的な剛性を促進し、それが本明細書において提供される内部標識の好ましい発光特性を増強すると考えられる。環状生体分子の例には、限定されるものではないが、環状ペプチド、環状タンパク質、および環状核酸（例えば、環状ＲＮＡ、ＤＮＡプラスミド）が含まれる。
本発明者らは、オリゴヌクレオチド（例えば、ポリヌクレオチド、核酸）が、本出願の内部標識のための堅固で高度に調整可能な生体分子足場を提供することをさらに認識し、認めた。内部で標識されたオリゴヌクレオチドの様々な例が図１Ｄ〜図１Ｇに示されている。内部で標識されたオリゴヌクレオチドに関連するこれらの例示的な構築物および追加の実施形態は、本明細書の他の場所で詳細に説明されている。
図１Ａ〜１Ｇに示される例示的な構造に一般的に示されるように、いくつかの実施形態において、内部標識１００は、本明細書に示されるように、式（Ｉ）のＡに対応する。いくつかの実施形態において、例示的な構造の生体分子（点描形状として示される）は、本明細書に示されるように、式（Ｉ）のＱ１および／またはＱ２に対応する。いくつかの実施形態において、本明細書に示されるように、内部標識１００はＡに対応し、例示的な構造の生体分子（点描形状として示される）は式（Ｉ）のＱ１およびＱ２に対応する。
一態様において、本明細書で提供されるのは、式（Ｉ）の標識された生体分子である：
Figure 2021530993
式中：
Ｑ１およびＱ２は独立してモノマーまたはオリゴマー生体分子であり；
Ａは多環フルオロフォアであり；かつ、
Ｌ１およびＬ２は、独立して、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるリンカーである。
本明細書に記載されているように、
Figure 2021530993
（本明細書では「Ａ」としても示されている）は、発光化合物または色素である。式（Ｉ）によって表されるように、Ａは、Ｌ１によって表されるリンカーを介して生体分子の一部（Ｑ１基）にコンジュゲートされ、リンカーＬ２を介して生体分子の別の部分（Ｑ２基）にコンジュゲートされる。Ｑ１およびＱ２は一緒に生体分子を形成するが、これは構造−Ｏ−Ｌ１−Ａ−Ｌ２−Ｏ−によって中断されており、それにより内部で標識される。
特定の実施形態において、Ａは多環式フルオロフォア（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ｆｌｕｏｒｏｐｈｏｒｅ）である。特定の実施形態において、多環式フルオロフォアを組み込むことは、多環式構造が、線状または非多環式フルオロフォアと比較して、システムにより大きな剛性を与えることができる限り、有利である。特定の実施形態において、Ｌ１およびＬ２は、多環式構造の１以上の環（例えば、ベンゼノイドまたはヘテロ芳香族環）に直接（例えば、共有結合を介して）連結されている（ｌｉｎｋｅｄ）。この直接の連結はまた、システムにより大きな剛性を与えることができる（例えば、標識の固定化／制限された回転を介して）。特定の実施形態において、Ｌ１およびＬ２は、Ａ上の異なるリングに直接連結されており、これはまた、システムにより大きな剛性を付与し、および／または色素を固定化するのを助けることができる設計上の特徴である。
特定の実施形態において、Ａは、多環式シアニン、フルオロン、アクリジン、フェノキサジン、クマリン、またはホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）フルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａはポルフィリン、フタロシアニン、またはナフタルイミドである。これらは非限定的な例である。特定の実施形態において、Ａは多環式シアニンフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは多環式フルオロンフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは多環式アクリジンフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは多環式フェノキサジンフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは多環式クマリンフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは多環式ＢＯＤＩＰＹフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａはポルフィリンである。特定の実施形態において、Ａはフタロシアニンである。特定の実施形態において、Ａはナフタルイミドである。環Ａの他の実施形態は、以下および本明細書に記載されている。
特定の実施形態において、Ａは多環式シアニンフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは任意で置換されたＣｙ３Ｂ色素である。特定の実施形態において、ＡはＣｙ３Ｂである。特定の実施形態において、Ａは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、Ｘ−は対イオンであるか、または存在せず、かつ構造は任意の位置で任意に置換されている。特定の実施形態において、構造は置換されていない。
特定の実施形態において、Ａは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、Ｘ−は対イオンであるか、または存在せず、かつ構造は任意の位置で任意に置換されている。特定の実施形態において、構造は置換されていない。
従って、特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、Ｘ−は対イオンであるか、または存在しない。
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、ｎは独立して１〜２０の整数である。
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
本明細書に記載されるように、特定の実施形態において、環Ａは、多環式フルオロンフルオロフォア（例えば、フルオレセインまたはローダミン）である。特定の実施形態において、Ａはフルオロン色素である。特定の実施形態において、Ａはローダミン色素である。特定の実施形態において、Ａは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、各Ｒは、独立して、水素、ハロゲン、−Ｎ３、−ＣＮ、−ＮＯ２、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたヘテロアリール、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、または−Ｎ（ＲＮ）２である。特定の実施形態において、構造は任意の位置で任意に置換されている。特定の実施形態において、構造は置換されていない。
本明細書において定義されているように、各Ｒは、独立して、水素、ハロゲン、−Ｎ３、−ＣＮ、−ＮＯ２、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたヘテロアリール、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、または−Ｎ（ＲＮ）２である。特定の実施形態において、Ｒは水素である。特定の実施形態において、Ｒはハロゲンである。特定の実施形態において、Ｒは−Ｎ３である。特定の実施形態において、Ｒは−ＣＮである。特定の実施形態において、Ｒは−ＮＯ２である。特定の実施形態において、Ｒは任意に置換されたアルキルである。特定の実施形態において、Ｒは任意に置換されたアルケニルである。特定の実施形態において、Ｒは任意に置換されたアルキニルである。特定の実施形態において、Ｒは任意に置換されたカルボシクリルである。特定の実施形態において、Ｒは任意に置換されたアリールである。特定の実施形態において、Ｒは任意に置換されたヘテロシクリルである。特定の実施形態において、Ｒは任意に置換されたヘテロアリールである。特定の実施形態において、Ｒは−ＯＲＯである。特定の実施形態において、Ｒは−ＳＲＳである。特定の実施形態において、Ｒは−Ｎ（ＲＮ）２である。特定の実施形態において、Ｒは任意に置換されたＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、Ｒは非置換のＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、Ｒは任意に置換されたＣ１−３アルキルである。特定の実施形態において、Ｒは非置換のＣ１−３アルキルである。特定の実施形態において、Ｒは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、およびｔｅｒｔ−ブチルからなる群より選択される。特定の実施形態において、Ｒはメチルである。特定の実施形態において、各Ｒはメチルである。
特定の実施形態において、Ａは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、構造は任意の位置で任意に置換されている。特定の実施形態において、構造は置換されていない。
特定の実施形態において、Ａは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、構造は任意の位置で任意に置換されている。特定の実施形態において、構造は置換されていない。
特定の実施形態において、Ａは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、構造は任意の位置で任意に置換されている。特定の実施形態において、構造は置換されていない。
従って、特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中：
ｎは独立して１〜２０の整数であり、かつ、
ＲＮの各例は、独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、置任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または窒素保護基である。
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
本明細書に記載されるように、特定の実施形態において、Ａは、ホウ素−ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）フルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、構造は任意の位置で任意に置換されている。
特定の実施形態において、Ａは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、Ａｒは任意に置換されたアリールまたは任意に置換されたヘテロアリールであり、かつ構造は任意の位置で任意に置換されている。
本明細書において定義されているように、Ａｒは任意に置換されたアリールまたは任意に置換されたヘテロアリールである。特定の実施形態において、Ａｒは、任意に置換されたアリールである。特定の実施形態において、Ａｒは、任意に置換されたヘテロアリールである。特定の実施形態において、Ａｒは、任意に置換されたフェニルである。特定の実施形態において、Ａはポリフルオロフェニルである。特定の実施形態において、Ａｒは以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ａｒは以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ａｒは以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ａｒは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、ｍは本明細書で定義されている通りである。
本明細書において定義されているように、ＲＡｒは、水素、ハロゲン、−Ｎ３、−ＣＮ、−ＮＯ２、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたヘテロアリール、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、または−Ｎ（ＲＮ）２である。特定の実施形態において、ＲＡｒは水素である。特定の実施形態において、ＲＡｒはハロゲン（−Ｃｌ、−Ｉ、−Ｂｒ、−Ｆ）である。特定の実施形態において、ＲＡｒは−Ｎ３である。特定の実施形態において、ＲＡｒは−ＣＮである。特定の実施形態において、ＲＡｒは−ＮＯ２である。特定の実施形態において、ＲＡｒは任意で置換されたアルキルである。特定の実施形態において、ＲＡｒは任意で置換されたアルケニルである。特定の実施形態において、ＲＡｒは任意で置換されたアルキニルである。特定の実施形態において、ＲＡｒは任意で置換されたカルボシクリルである。特定の実施形態において、ＲＡｒは任意で置換されたアリールである。特定の実施形態において、ＲＡｒは任意で置換されたヘテロシクリルである。特定の実施形態において、ＲＡｒは任意で置換されたヘテロアリールである。特定の実施形態において、ＲＡｒは−ＯＲＯである。特定の実施形態において、ＲＡｒは−ＳＲＳである。特定の実施形態において、ＲＡｒは−Ｎ（ＲＮ）２である。特定の実施形態において、ＲＡｒは−Ｆである。特定の実施形態において、ＲＡｒは−Ｓ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＯＣＨ３であり、ｍは本明細書において定義されたとおりである。
本明細書で定義されるように、ｍは１〜６の整数である。
特定の実施形態において、Ａは以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、ＲＡｒは、水素、ハロゲン、−Ｎ３、−ＣＮ、−ＮＯ２、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたヘテロアリール、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、または−Ｎ（ＲＮ）２である。特定の実施形態において、構造は任意の位置で置換されている。特定の実施形態において、構造は置換されていない。
従って、特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、ＲＡｒは、水素、ハロゲン、−Ｎ３、−ＣＮ、−ＮＯ２、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたヘテロアリール、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、または−Ｎ（ＲＮ）２である。
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、標識された生体分子は以下の式からなる。
Figure 2021530993
本明細書に記載されるように、特定の実施形態において、Ａは、アクリジンフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは、以下の式のアクリジンフルオロフォアである：
Figure 2021530993
式中、構造は任意に置換されている。
本明細書に記載されるように、特定の実施形態において、Ａは、フェノキサジンフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは、以下の式のフェノキサジンフルオロフォアである：
Figure 2021530993
式中、構造は任意に置換されている。
本明細書に記載されるように、特定の実施形態において、Ａは、クマリンフルオロフォアである。特定の実施形態において、Ａは、以下の式のクマリンフルオロフォアである：
Figure 2021530993
式中、構造は任意に置換されている。特定の実施形態において、Ａは、以下の式のクマリンフルオロフォアである：
Figure 2021530993
式中、構造は任意に置換されている。
本明細書において定義されているように、Ｌ１およびＬ２は、独立して、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるリンカーである。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたアルキレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたアルケニレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたアルキニレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたヘテロアルキレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたヘテロアルケニレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたヘテロアルキニレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたカルボシクリレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたヘテロシクリレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたアリーレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたヘテロアリーレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたＣ１−２０アルキレンである。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたＣ１−１０アルキレンである。特定の実施形態において、Ｌ１は任意で置換されたＣ１−６アルキレンである。特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、ｎは本明細書で定義されている通りである。特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ１は以下の式からなる：
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたアルキレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたアルケニレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたアルキニレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたヘテロアルキレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたヘテロアルケニレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたヘテロアルキニレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたカルボシクリレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたヘテロシクリレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたアリーレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたヘテロアリーレンを含む。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたＣ１−２０アルキレンである。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたＣ１−１０アルキレンである。特定の実施形態において、Ｌ２は任意で置換されたＣ１−６アルキレンである。特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる：
Figure 2021530993
式中、ｎは本明細書で定義されている通りである。特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｌ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
本明細書において定義されているように、ｎは独立して１〜２０の整数である。特定の実施形態において、ｎは１である。特定の実施形態において、ｎは２である。特定の実施形態において、ｎは３である。特定の実施形態において、ｎは４である。特定の実施形態において、ｎは５である。特定の実施形態において、ｎは６である。特定の実施形態において、ｎは７である。特定の実施形態において、ｎは８である。特定の実施形態において、ｎは９である。特定の実施形態において、ｎは１０である。特定の実施形態において、ｎは１１である。特定の実施形態において、ｎは１２である。特定の実施形態において、ｎは１３である。特定の実施形態において、ｎは１４である。特定の実施形態において、ｎは１５である。特定の実施形態において、ｎは１６である。特定の実施形態において、ｎは１７である。特定の実施形態において、ｎは１８である。特定の実施形態において、ｎは１９である。特定の実施形態において、ｎは２０である。
本明細書に記載されるように、Ｑ１およびＱ２は、独立して、モノマーまたはオリゴマーの生体分子である。本明細書に記載されるように、Ｑ１およびＱ２は一緒にオリゴマーまたはポリマー生体分子を形成し、これは−Ｏ−Ｌ１−Ａ−Ｌ２−Ｏによって中断され、それによって内部で標識される（例えば、標識された生体分子を形成する）。
いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、少なくとも５つのモノマー生体分子（例えば、少なくとも５つのヌクレオチド、少なくとも５つのアミノ酸、少なくとも５つの単糖）を含むオリゴマーまたはポリマー生体分子である。いくつかの実施形態では、オリゴマーまたはポリマー生体分子は、少なくとも１０のモノマー生体分子を含む。いくつかの実施形態において、オリゴマーまたはポリマー生体分子は、少なくとも１０の、かつ２００未満のモノマー生体分子を含む。例えば、いくつかの実施形態において、オリゴマーまたはポリマー生体分子は、少なくとも１０の、かつ１５０未満のモノマー生体分子、少なくとも１０の、かつ１００未満のモノマー生体分子、少なくとも１０の、かつ５０未満のモノマー生体分子、少なくとも１０の、かつ４０未満のモノマー生体分子、少なくとも１０の、かつ３０未満のモノマー生体分子、または少なくとも１０の、かつ２０未満のモノマー生体分子を含む。
特定の実施形態において、標識された生体分子は、オリゴヌクレオチドまたは核酸である。
特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、またはそれらの誘導体またはフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、ヌクレオシドまたはそれらの誘導体もしくはフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、ヌクレオチドまたはそれらの誘導体もしくはフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、オリゴヌクレオチドまたはそれらの誘導体もしくはフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、核酸またはそれらの誘導体もしくはフラグメントである。
特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、デオキシリボ核酸、リボ核酸、ペプチド核酸、ロックド核酸、またはそれらの誘導体もしくはフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、デオキシリボ核酸、またはそれらの誘導体もしくはフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、リボ核酸、またはそれらの誘導体もしくはフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、ペプチド核酸またはそれらの誘導体もしくはフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、ロックド核酸、またはそれらの誘導体もしくはフラグメントである。
本明細書に記載されるように、Ｑ１およびＱ２は一緒にオリゴマーまたはポリマー生体分子を形成し、これは−Ｏ−Ｌ１−Ａ−Ｌ２−Ｏによって中断され、それによって内部で標識される（例えば、標識された生体分子を形成する）。特定の実施形態において、標識された生体分子は、一本鎖核酸である。この場合、一本鎖核酸は、第１のオリゴヌクレオチド鎖（Ｑ１および／またはＱ２）を含む。特定の実施形態において、標識された生体分子は、第１のオリゴヌクレオチド鎖にハイブリダイズした第２のオリゴヌクレオチド鎖を含む。例えば、特定の実施形態において、第２のオリゴヌクレオチド鎖は、Ｑ１および／またはＱ２にハイブリダイズされる。この内部で標識されたシステムの視覚的表現を以下に示す（ここで、−−−−はハイブリダイゼーション相互作用（たとえば、１以上のワトソン−クリック塩基相互作用）を表す）：
Figure 2021530993
このシステムの視覚的表現はまた、図１Ｄに見出すことができる。
内部で標識されたオリゴヌクレオチドのさらなる例が図１Ｅ〜図１Ｇに示されている。本明細書に記載のこれらおよび他の例によって示されるように、様々なオリゴヌクレオチド鎖ハイブリダイゼーション戦略が、剛性を促進し、および／またはバルク溶媒から内部標識を保護するために提供される。したがって、オリゴヌクレオチド鎖ハイブリダイゼーションは、本出願の標識オリゴヌクレオチドを調製する際の一般的な設計戦略として使用することができる。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチド鎖ハイブリダイゼーションは、自己鎖ハイブリダイゼーション（例えば、一本鎖内での自己ハイブリダイゼーション）を含む。いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチド鎖ハイブリダイゼーションは、異なるオリゴヌクレオチド鎖のハイブリダイゼーションを含む。
図１Ｄは、非標識オリゴヌクレオチド鎖にハイブリダイズした内部で標識されたオリゴヌクレオチド鎖を含む標識されたオリゴヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、非標識オリゴヌクレオチド鎖を使用して、標識されたオリゴヌクレオチド鎖の特定の領域（例えば、内部標識を含む領域）の剛性を高める。いくつかの実施形態において、非標識オリゴヌクレオチド鎖は、本明細書において提供される２以上の内部標識を含む内部で標識されたオリゴヌクレオチド鎖にハイブリダイズされる。
図１Ｅは、別の内部で標識されたオリゴヌクレオチド鎖にハイブリダイズした１つの内部で標識されたオリゴヌクレオチド鎖を含む標識オリゴヌクレオチドである。いくつかの実施形態において、一方のオリゴヌクレオチド鎖の内部標識は、他方のオリゴヌクレオチド鎖の内部標識と同じフルオロフォアを含む。いくつかの実施形態において、一方のオリゴヌクレオチド鎖の内部標識は、他方のオリゴヌクレオチド鎖の内部標識とは異なるフルオロフォアを含む。いくつかの実施形態において、内部で標識されたオリゴヌクレオチド鎖の一方は、本出願の２以上の内部標識を含む。いくつかの実施形態において、内部で標識されたオリゴヌクレオチド鎖の両方は、本出願の２以上の内部標識を含む。
いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチド鎖ハイブリダイゼーションは、ステムループ、接合部、シュードノット、および二重らせんなどの１以上の構造モチーフの形成を促進する。本出願に従う構造モチーフは、標識されたオリゴヌクレオチドの剛性を増強するため、および／または内部標識がバルク溶媒に曝露される程度を制限するために有用である。図１Ｆ〜１Ｇは、鎖ハイブリダイゼーションによって形成されたより高次の構造モチーフを有する標識オリゴヌクレオチドの例を示す。
図１Ｆは、２つの内部標識を含むオリゴヌクレオチド鎖にハイブリダイズした非標識オリゴヌクレオチド鎖を含む標識されたオリゴヌクレオチドである。この例で一般的に示されているように、二重らせんの形成は、同じオリゴヌクレオチド鎖の２つの内部標識の分離を促進する可能性がある。いくつかの実施形態において、ハイブリダイズしたオリゴヌクレオチド鎖は、ターンあたり約１０〜１２塩基対を有する二重らせんを形成する。
従って、いくつかの実施形態において、同じオリゴヌクレオチド鎖の２つの内部標識が鎖内の１つのヌクレオチドとほぼ同じ量の空間を占める場合、内部標識は、同標識が二重らせんのほぼ反対側に位置するように、鎖に沿って５〜６ヌクレオチドだけ最小に分離される。いくつかの実施形態において、内部標識は、オリゴヌクレオチド鎖に沿って４〜８（例えば、４、５、６、７、または８）ヌクレオチドによって分離されている。理論に拘束されることを望まないが、そのような設計戦略は、放射性および／または非放射性崩壊を吸収する介在するらせん構造に起因する標識−標識間相互作用（例えば、消光効果）の程度を制限するために利用され得る。
いくつかの実施形態において、本開示の内部標識は、標識−標識相互作用の程度を最小限にするためにオリゴヌクレオチド骨格に組み込まれる。従って、いくつかの実施形態において、内部標識は、同一のオリゴヌクレオチド鎖に沿って１〜３（例：１、２、または３）または９〜１３（例：９、１０、１１、１２、または１３）ヌクレオチドの間で分離される。この例によって示されるように、標識されたオリゴヌクレオチドは、空間を介したある内部標識の別の内部標識に対する相対的位置を所望の用途に操作できるように、予測された、または既知のらせん構造を考慮して設計することができる。標識されたオリゴヌクレオチドの設計に有用な構造モチーフのさらなる例は、当技術分野で知られており、本明細書に記載されている。
図１Ｇは、自己ハイブリダイズしてステムループモチーフを形成する内部で標識されたオリゴヌクレオチド鎖である。ステムループ、またはヘアピンループは、オリゴヌクレオチド鎖が折りたたまれ、同じ鎖の別の部分と塩基対を形成するときに形成される、オリゴヌクレオチド鎖上のヌクレオチドの対になっていないループである。いくつかの実施形態において、ステムループの対になっていないループは、３〜１０個のヌクレオチドを含む。したがって、ステムループは、ハイブリダイズしてステムを形成する逆相補配列を有するオリゴヌクレオチド鎖の２つの領域によって形成することができ、２つの領域は、対になっていないループを形成する３〜１０ヌクレオチドによって分離される。いくつかの実施形態において、ステムは、１以上のＧ／Ｃヌクレオチドを有するように設計され得、これは、Ａ／Ｔ／Ｕヌクレオチドと比較して形成されるさらなる水素結合相互作用を伴うさらなる安定性を提供し得る。いくつかの実施形態において、ステムは、対になっていないループ配列に直接隣接するＧ／Ｃヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、ステムは、対になっていないループ配列に隣接する最初の２、３、４または５ヌクレオチド内のＧ／Ｃヌクレオチドを含む。
本明細書に記載されるように、いくつかの実施形態において、内部標識は、オリゴヌクレオチド鎖のある部分をオリゴヌクレオチド鎖の別の部分にコンジュゲートする。図１Ｄ〜１Ｇの例示的な構造に一般的に示されているように、いくつかの実施形態において、内部標識によってコンジュゲートされたオリゴヌクレオチド鎖の両方の部分が、同じオリゴヌクレオチド鎖にハイブリダイズされる。したがって、内部標識は、ハイブリダイズしたオリゴヌクレオチド鎖の１つまたは複数（例えば、１、２、３、４、５、またはそれ以上）の不対塩基に隣接されていてもよい。
いくつかの実施形態において、内部標識は、放射性および／または非放射性崩壊を介してグアニン核酸塩基と相互作用して、発光寿命の減少をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、内部標識に隣接する１以上の不対塩基は、グアニンを排除または最小化するように設計されている。いくつかの実施形態において、内部でコンジュゲートされた標識を囲む領域は、Ｇ／Ｃ含量を排除または最小化するように設計されている。いくつかの実施形態において、内部でコンジュゲートされた標識は、オリゴヌクレオチド鎖上のＧまたはＣヌクレオチドから少なくとも２ヌクレオチド分離されている（例えば、ＧまたはＣヌクレオチドから２、３、４、５、６、７、８、９、または１０ヌクレオチド以上分離されている）。したがって、いくつかの実施形態において、各内部標識は、ＡまたはＴ／Ｕから選択される少なくとも２つの連続するヌクレオチドがいずれかの側に隣接している。
本明細書において提供される標識は、オリゴヌクレオチドおよび核酸以外のシステムでの用途を有する。特定の実施形態において、標識された生体分子は、ポリペプチドまたはタンパク質である。例えば、特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、アミノ酸、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、またはそれらのフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、アミノ酸である。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、オリゴペプチド、またはそのフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、ポリペプチド、タンパク質、またはそれらのフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、一緒に結合されて、環状ペプチドまたは環状タンパク質を形成する。
本出願の標識された生体分子での使用に適したオリゴペプチドおよびポリペプチド ペプチドの非限定的な例には、オリゴペプチド、環状ペプチド、および小タンパク質（例えば、ホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ），Ａ．Ｍ．およびシェパーツ（Ｓｃｈｅｐａｒｔｚ），Ａ．、（２００７）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１２９：１１０４−２１０２５に記載されているような鳥類膵臓ペプチドベースのミニチュアタンパク質）が含まれるが、これらに限定されない。構造的制約をポリペプチドに工学操作する（ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）方法は当技術分野で周知であり、例えば、剛性を付与し、本明細書で論じられる１以上の発光特性を増強するために特に有用であると想定される。例えば、ペプチドアミノ酸配列のプロリン含有量を改変して、ペプチドの形状を制御し、剛性を与えることができる（例えば、クリッツァー（Ｋｒｉｔｚｅｒ）、Ｊ．Ａ．ら（２００６）、ＣｈｅｍＢｉｏＣｈｅｍ、７：２９〜３１を参照されたい）。有用なペプチド工学技術のさらなる非限定的な例は、ペプチド環化（例えば、マリツェフ（Ｍａｌｔｓｅｖ），Ｏ．Ｖ．ら、（２０１６）、Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ Ｃｈｅｍｉｅ、５５（４）：１５３５−１５３９を参照）、ステープリングおよび／またはＨ結合サロゲートを介したα−ヘリックスペプチド拘束（例えば、ドース（Ｄｏｕｓｅ），Ｃ．Ｈ．ら、（２０１４）、ＡＣＳ Ｃｈｅｍ．Ｂｉｏｌ．、９：２２０４〜２２０９）、環状β−シートおよびβ−ヘアピン模倣体を介したペプチド拘束（例えば、ギブス（Ｇｉｂｂｓ），Ａ．Ｃ．ら、（１９９８）、Ｎａｔ．Ｓｔｒｕｃ．Ｂｉｏｌ．、５：２８４〜２８８を参照）を含む。
特定の実施形態において、標識された生体分子は、オリゴ糖または多糖、である。例えば、特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、単糖、オリゴ糖、多糖、またはそれらのフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、単糖である。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、オリゴ糖またはそのフラグメントである。特定の実施形態において、Ｑ１およびＱ２は、独立して、多糖またはそのフラグメントである。本出願の標識された生体分子での使用に適したオリゴ糖および多糖の例は、当該技術分野で知られている（例えば、Ｓｏｌｉｄ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｏｌｉｇｏｓｕｇａｒ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ（Ｗｉｌｅｙ、２００１）、に記載されているように）。
本出願によれば、本明細書において提供される標識された生体分子は、本出願の内部標識が組み込まれる剛性足場として機能する生体分子を含む。いくつかの実施形態において、生体分子は、検出、定量分析、および画像化の様々な方法に有用な追加の機能を与える１以上の特徴を含む。例えば、図２Ａ〜２Ｃは、所望の標的分子と相互作用する生体分子を含む内部標識された生体分子の非限定的な例を示す。
いくつかの実施形態において、オリゴヌクレオチドを含む標識された生体分子は、ハイブリダイゼーションプローブとして機能することができる。ハイブリダイゼーションプローブは、既知または未知の内容物のサンプルに添加して、ハイブリダイゼーションプローブに相補的である所望の標的核酸の存在を検出することができる、ＤＮＡまたはＲＮＡの標識フラグメント（例えば、オリゴヌクレオチド）である。例えば、図２Ａは、標的核酸配列２１０にハイブリダイズした内部で標識されたハイブリダイゼーションプローブ２００を示す。この実施例によって一般的に示されるように、内部で標識されたハイブリダイゼーションプローブ２００は、標的核酸２１０と塩基対形成相互作用を形成し、これは、内部標識からの発光の検出可能な増加をもたらす。しかしながら、いくつかの実施形態において、内部で標識されたハイブリダイゼーションプローブ２００と標的核酸２１０とのハイブリダイゼーションは、発光の検出可能な減少をもたらす。
いくつかの実施形態において、本出願の内部で標識されたハイブリダイゼーションプローブは、プローブおよび標的がハイブリダイゼーション条件下で塩基対形成相互作用を形成するように、標的核酸配列に実質的に相補的な配列を含む。本明細書に記載されるように、内部標識は、生体分子のある部分を生体分子の別の部分にコンジュゲートする。したがって、内部標識によってコンジュゲートされた生体分子（例えば、オリゴヌクレオチド）の一方または両方の部分は、標的核酸配列とハイブリダイズするように設計することができる。いくつかの実施形態において、標的核酸は、ＲＮＡ（例えば、ｍＲＮＡ）を含む。いくつかの実施形態において、標的核酸は、ＤＮＡ（例えば、ｃＤＮＡ、ゲノムＤＮＡまたはそれらのフラグメント）を含む。
本出願の内部で標識されたハイブリダイゼーションプローブは、ハイブリダイゼーションプローブを利用する当技術分野で知られている任意の方法論で利用することができる。このような技術の例は、限定されるものではないが、蛍光ｉｎ ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、ノーザンブロット、サザンブロット、およびＳＮＰ検出、リアルタイム核酸検出、リアルタイムＰＣＲ定量、対立遺伝子識別および同定、マルチプレックスＰＣＲアッセイ、および診断臨床アッセイを含む一般的な技術を含む。
本出願の標識された生体分子は、いくつかの実施形態において、タンパク質リガンドとして機能する生体分子を含む。例えば、図２Ｂは、標的タンパク質２１１によって結合された内部で標識された生体分子２０１を示す。この例によって一般的に示されるように、標的タンパク質２１１は、標識された生体分子２０１の生体分子（破線として示される）の少なくとも一部と関連し（例えば、結合し）、その結果、内部標識からの発光の検出可能な増加をもたらす。しかしながら、いくつかの実施形態において、標的タンパク質２１１の標識された生体分子２０１への結合は、発光の検出可能な減少をもたらす。
いくつかの実施形態において、標識された生体分子２０１および標的タンパク質２１１は、既知の結合対を含む。いくつかの実施形態では、標識された生体分子２０１を、既知または未知の含有量のサンプルに添加して、標的タンパク質２１１の存在を検出することができる。いくつかの実施形態において、標的タンパク質２１１は受容体であり、標識された生体分子２０１は受容体リガンドを含む。いくつかの実施形態において、標的タンパク質２１１は、標識された生体分子２０１の少なくとも一部に特異的な抗体である。いくつかの実施形態において、標的タンパク質２１１は抗体であり、標識された生体分子２０１は抗原を含む。いくつかの実施形態において、標的タンパク質２１１は、核酸結合タンパク質（例えば、ＤＮＡ結合タンパク質）であり、標識された生体分子２０１は、核酸を含む。そのような標識された生体分子は、標的タンパク質の存在を検出するため、またはタンパク質−リガンド結合相互作用を評価するために標識されたタンパク質リガンドを使用する方法論（例えば、当技術分野で知られているまたは本明細書に記載の蛍光偏光および他の技術）において有用であると考えられる。
いくつかの実施形態において、ポリペプチドを含む標識された生体分子は、抗体として機能することができる。図２Ｃは、標的タンパク質２１２に結合した内部で標識された抗体２０２を示している。この例によって一般的に示されるように、内部で標識された抗体２０２は、標的タンパク質２１２に特異的に結合するように構成されたＦａｂ領域を含み、これは、内部標識からの発光の検出可能な増加をもたらす。しかしながら、いくつかの実施形態において、内部で標識された抗体２０２の標的タンパク質２１２との結合は、発光の検出可能な減少をもたらす。
本出願の内部で標識された抗体は、発光標識抗体を利用する当技術分野で知られている方法で利用することができる。そのような技術の例には、限定されるものではないが、蛍光ｉｎ ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、ウエスタンブロッティング、免疫細胞化学および免疫組織化学技術などの免疫標識を含む一般的な方法論、ならびに当技術分野で知られているまたは本明細書に記載の他の技術が含まれる。
上記のように、本出願の内部標識は、所望の標的分子と相互作用する生体分子にコンジュゲートさせることができる。いくつかの実施形態において、内部標識は、標的リガンドと関連する（例えば、結合する）タンパク質にコンジュゲートされる。いくつかの実施形態において、タンパク質は、抗体または抗体の抗原結合部分である。いくつかの実施形態において、タンパク質は、ペプチダーゼ（例えば、エキソペプチダーゼまたはエンドペプチダーゼ）、リボザイム、アプタザイム、リガーゼ、トランスフェラーゼ、またはｔＲＮＡシンテターゼなどの酵素である。いくつかの実施形態において、内部標識は、標的リガンドと関連する（例えば、結合する）核酸にコンジュゲートされる。いくつかの実施形態において、核酸は、核酸アプタマー（例えば、ＤＮＡアプタマー、ＲＮＡアプタマー、またはそれらの誘導体または類似体）である。
いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、１以上の機能的部分で修飾された生体分子を含む。例えば、図３Ａ〜３Ｂは、標的分子および／または内部標識と相互作用する部分を含む標識された生体分子の非限定的な例を示す。
本出願に従って、生体分子足場は、内部標識の強く定義された位置が望まれる技術で特に有益であることができる堅固な標識足場を提供する。例えば、フォルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）および蛍光相関分光法（ＦＣＳ）は、生体分子における立体配座動力学のインビトロおよびインビボ研究のための重要なツールになっている。これらの方法は、光誘起電子移動（ＰＥＴ）によるＦＣＳで使用されるように、蛍光アクセプタフルオロフォア（ＦＲＥＴ）または非蛍光クエンチャーのいずれかによるドナーフルオロフォアの蛍光シグナルの距離依存消光に依存する。
いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、標識された生体分子の内部標識と相互作用する１以上の消光部分（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｍｏｉｅｔｉｅｓ）（例えば、蛍光および／または非蛍光消光部分）を含む。いくつかの実施形態において、そのような部分は、エキソヌクレアーゼ活性によって切断されるクエンチャー（ｑｕｅｎｃｈｅｒ）に関して内部標識の位置が明確に定義されているリアルタイムＰＣＲにおいて有用であり得る。このプロセスの例が図３Ａに示されている。
パネルＩに示されるように、消光部分３００を含む内部標識されたハイブリダイゼーションプローブは、標的核酸とハイブリダイズされる。いくつかの実施形態において、消光部分３００は、内部標識からの発光を吸収する非蛍光クエンチャーである。いくつかの実施形態において、消光部分３００は、内部標識からのある波長の発光を吸収し、別の波長で発光する蛍光クエンチャーである。
パネルＩＩに示されているように、消光部分３００は、内部で標識されたハイブリダイゼーションプローブから（例えば、エキソヌクレアーゼによって）切断されている。消光部分３００を内部標識からこのように分離することは、距離に依存する消光効果を排除して、内部標識からの発光の検出を可能にする。いくつかの実施形態において、内部標識されたハイブリダイゼーションプローブは、ハイブリダイゼーションプローブの別の標識のクエンチャーとして機能する内部標識を含むことを理解されたい。
消光部分−修飾ハイブリダイゼーションプローブは当技術分野で知られており、本出願の内部標識に有用であると考えられている。そのようなハイブリダイゼーションプローブの例には、限定されるものではないが、分子ビーコン、ＴａｑＭａｎプローブ、励起子制御ハイブリダイゼーション感受性蛍光オリゴヌクレオチド（ＥＣＨＯ）プローブ、およびサイクリングプローブ技術（ＣＰＴ）プローブが含まれる。
したがって、いくつかの実施形態において、複数の内部標識（例えば、２、３、４、５、またはそれ以上の内部標識）を、本明細書で提供される標識された生体分子の所望の発光特性に従って生体分子に組み込むことができる。例えば、いくつかの実施形態において、２以上の内部標識を有する標識された生体分子は、１つの内部標識を有する生体分子と比較して、増加した発光強度および／または輝度を示す。いくつかの実施形態において、２以上の内部標識は、独立したレポーターシグナルを提供するように構成される。いくつかの実施形態において、２以上の内部標識は、依存するレポーターシグナルを提供するように構成される（例えば、ＦＲＥＴペアのドナー標識およびアクセプター標識）。
いくつかの態様において、本出願は、従来の固相合成技術、例えば、オリゴヌクレオチド合成に有用なホスホルアミダイト類似体で使用するために構成された内部標識を提供する。したがって、いくつかの実施形態において、本明細書において提供される標識は、生体分子に容易に組み込まれて、生体分子の所望のサイズによってのみ制限され得るいくつかの内部標識を有する標識された生体分子を生成することができる。例えば、いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、２以上（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上）の内部標識を含む。いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、２〜５の間、２〜１０、５〜１０、５〜１５、１０〜１５、１５〜２０、またはそれ以上の内部標識を含む。
いくつかの実施形態において、本明細書で提供される標識された生体分子は、式（Ｉ）の多環式フルオロフォア以外の１以上の発光標識をさらに含む。例えば、いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、式（Ｉ）に従う少なくとも１つの内部標識、および線状または非多環式フルオロフォアを含む１以上の内部標識を含む。いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、式（Ｉ）に従う少なくとも１つの内部標識、および１以上の外部標識を含む。
いくつかの実施形態において、外部標識は、本明細書で提供される標識された生体分子の単一の部位にコンジュゲートされた標識（例えば、フルオロフォア）を指す。いくつかの実施形態において、外部標識は、標識された生体分子にその末端でコンジュゲートされる。例えば、いくつかの実施形態において、外部標識は、標識されたオリゴヌクレオチドの５’または３’末端にコンジュゲートされる。いくつかの実施形態において、外部標識は、標識されたポリペプチドのＮ末端またはＣ末端にコンジュゲートされる。いくつかの実施形態において、外部標識は、生体分子の末端モノマーで標識された生体分子にコンジュゲートされる（例えば、オリゴヌクレオチド鎖の末端ヌクレオチドの塩基にコンジュゲートされる、ポリペプチド鎖の末端アミノ酸の側鎖にコンジュゲートされる）。
いくつかの実施形態において、外部標識は、生体分子の非末端部位で標識された生体分子にコンジュゲートされる。いくつかの実施形態において、外部標識は、生体分子のモノマーの間のある部位で、標識された生体分子にコンジュゲートされる。いくつかの実施形態において、外部標識は、標識されたオリゴヌクレオチドの脱塩基部位にコンジュゲートされる。いくつかの実施形態において、外部標識は、生体分子の非末端モノマーで標識された生体分子にコンジュゲートされる（例えば、オリゴヌクレオチド鎖の非末端ヌクレオチドの塩基にコンジュゲートされる、ポリペプチド鎖の非末端アミノ酸の側鎖にコンジュゲートされる）。
本出願の標識された生体分子は、いくつかの実施形態において、タンパク質リガンドとして機能する１以上の部分で修飾された生体分子を含む。例えば、図３Ｂは、リガンド部分を含む標識された生体分子が標的タンパク質によって検出可能に結合されるプロセスを示す。パネルＩに示されるように、標的タンパク質は、標的タンパク質に結合するように構成されたリガンド部分３０１を含む標識された生体分子に曝露される。標的タンパク質とリガンド部分３０１との間に結合がない場合、標識された生体分子の内部標識は検出可能なシグナルを放出しない。
パネルＩＩに示されているように、標的タンパク質はリガンド部分３０１と関連し（例えば、結合し）、その結果、内部標識からの発光が検出可能に増加する。しかしながら、いくつかの実施形態において、標的タンパク質のリガンド部分３０１への結合は、発光の検出可能な減少をもたらす。いくつかの実施形態において、結合時の検出可能な発光の変化は、内部標識生体分子の観察領域への閉じ込めの結果として生じる（例えば、検出を可能にするのに十分な期間の表面への固定化）。いくつかの実施形態において、結合時の発光の変化は、ＦＲＥＴ相互作用の結果として生じる（例えば、標的タンパク質または表面でコンジュゲートされたアクセプター／ドナーとの相互作用）。
いくつかの実施形態において、１以上のリガンド部分を含む標識された生体分子は、例えば、標識生体分子を表面または材料に固定化する目的のために、既知または未知のサンプル中の標的タンパク質の検出のために、標的タンパク質と標的タンパク質に結合することが知られているまたは知られていないリガンド部分との間の結合相互作用の検出（例えば、定量）のために使用され得る。
特定の実施形態において、標識された生体分子は反応における基質として使用するように構成された反応物と関連している。例えば、特定の実施形態において、式（Ｉ）のＱ１およびＱ２は、独立して、任意選択で、反応における基質として使用するように構成された反応物と関連している。オリゴヌクレオチドまたは核酸システムの場合、例えば、第１および第２のオリゴヌクレオチド鎖は、独立して、任意選択で、反応における基質として使用するように構成された反応物と関連している。いくつかの実施形態において、反応物は、重合反応における基質として使用するように構成される。いくつかの実施形態において、反応物は、重合反応条件に供される場合、ポリメラーゼによって標識された生体分子から切断される。例えば、いくつかの実施形態において、反応物はヌクレオチドである（例えば、核酸を配列決定する方法で使用するための）。
標識されたヌクレオチド
本明細書に記載の標識された生体分子に関連する１以上のヌクレオチドを含む標識されたヌクレオチドも本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドは、グアニン、シトシン、アデニン、およびチミンもしくはウラシルから選択される１種類のヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドは、重合反応条件に供される場合、ポリメラーゼによって標識された生体分子から切断される。
特定の理論に拘束されることを望まないが、本明細書で提供される標識されたヌクレオチドは、本明細書の他の場所で説明される利点に加えて、読み取り長の増加および精度の増加など、配列決定反応において現在使用されるものよりも多くの明確な利点を提供する。図４Ａ〜４Ｃは、本開示の標識されたヌクレオチドのいくつかの特徴を強調している。
図４Ａ〜４Ｃのそれぞれは、ポリメラーゼ４１０によって結合されたヌクレオチド４００を示す。図４Ａのヌクレオチド４００は、発光標識に外部でコンジュゲートされているが、図４Ｂおよび４Ｃのヌクレオチドは、本明細書に記載されている異なって標識された生体分子に関連している。図４Ａに示されるように、外部でコンジュゲートされた標識は、ポリメラーゼに比較的近接しており、バルク溶媒分子への比較的高度なアクセスを有する。いくつかの実施形態において、そのような特性は、重合反応に不利である。例えば、いくつかの実施形態において、標識とポリメラーゼとの間の距離が短いと、放射性および／または非放射性崩壊（経路（ｉ）として示される）を介したポリメラーゼへの標識誘発性の損傷をもたらし得る。いくつかの実施形態では、バルク溶媒分子への標識のアクセスの程度が高いと、活性酸素種（ＲＯＳ）形成の発生率が高くなる可能性がある。一旦ＲＯＳが形成されると、同ＲＯＳはポリメラーゼに損傷を与え、酵素活性に悪影響を与える可能性がある（経路（ｉｉ）として示される）。
図４Ｂは、標識されたオリゴヌクレオチド鎖などの標識された生体分子に関連するヌクレオチドを示す。外部コンジュゲートされた標識と比較して示されているように、生体分子は標識とポリメラーゼの間の分離を増加させる。さらに、ヌクレオチドと内部標識との間の生体分子の部分は、標識とポリメラーゼとの間の保護バリアを提供する。したがって、標識−ポリメラーゼの分離、および／または生体分子が標識から放出された崩壊（ｄｅｃａｙ）を吸収することに起因して、ポリメラーゼに対する標識誘発性の損傷の発生を減少させることができる（経路（ｉｉｉ）として示されている）。
また、図４Ａに関連して示されるように、図４Ｂに示される生体分子への内部色素の統合は、標識がバルク溶媒分子に曝される程度を減少させる。したがって、ＲＯＳ誘導による損傷は、バルク溶媒への標識の接近の減少の結果としてＲＯＳ形成の発生率が低下することによって、および／または、ＲＯＳ誘導による損傷を吸収する生体分子によって、および／または標識−ポリメラーゼ分離距離にわたるフリーラジカル崩壊によって、減少させることができる（経路（ｉｖ）として示されている）。
図４Ｃは、標識されたオリゴヌクレオチドと関連するヌクレオチドを示す。示されるように、標識されたオリゴヌクレオチドは、標識されていないオリゴヌクレオチド鎖とハイブリダイズされる。本出願に従って、そのような構築物は、図４Ｂの標識されたヌクレオチドについて記載された上記の利点のそれぞれを増強する高度の剛性を与える。
例えば、ハイブリダイズした鎖は増加した剛性を提供し、これは、標識−ポリメラーゼ分離をさらに促進する全体的な柔軟性の低下を意味する。ハイブリダイズした鎖はまた、標識とポリメラーゼとの間に別の障壁を提供し、標識によって誘発される崩壊を吸収することができる（経路（ｖ）として示される）。したがって、ＲＯＳ誘導による損傷は、ハイブリダイズした鎖がバルク溶媒への標識の接近をさらに制限すること、および／またはハイブリダイズした鎖がＲＯＳ誘導による損傷を吸収すること、および／または標識−ポリメラーゼ分離距離を増加させたフリーラジカルの崩壊、に起因してさらに減少する。
したがって、上記の例のそれぞれにおいて、本出願の標識された生体分子によって提供される利点は、ポリメラーゼに対する光誘導損傷の程度を制限することによって、配列決定反応において読み取り長（ｒｅａｄｌｅｎｇｔｈ）の増加を提供する。さらに、本出願の標識されたヌクレオチドは、例えば、１以上の発光特性の増強の結果として、精度の向上を提供する。
標識された生体分子の文脈において、それに付着した「ヌクレオチド」または「ヌクレオシドポリリン酸」は、伸長中の核酸鎖（例えば、配列決定反応の間）に組み込まれるように構成される１以上のヌクレオチド（例えば、ヌクレオシドポリリン酸）を指すことを理解されたい。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドは１以上のヌクレオシド一リン酸またはヌクレオシドポリリン酸を含む。ヌクレオシドポリリン酸の例には、いくつかの実施形態では、ヌクレオシド二リン酸または三リン酸、またはヌクレオシド六リン酸などの３を超える５’−リン酸を有するヌクレオシドが含まれる。本出願に記載の組成物または方法のいずれかのいくつかの実施形態において、ヌクレオチドのリン酸部分（例えば、ポリリン酸部分）は、１以上のリン酸（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれ以上のリン酸基）あるいはその変異体、を含む。例えば、いくつかの実施形態において、ヌクレオチドのリン酸部分（例えば、ポリリン酸部分）は、リン酸エステル、チオエステル、ホスホルアミデート、アルキルホスホネート結合、他の適切な結合、または２以上のそのような修飾、またはそれらの２以上の組み合わせ、を含み得る。
標識されたヌクレオチドは、本出願の標識された生体分子がヌクレオチドの末端リン酸に結合された、末端リン酸標識ヌクレオチドであり得る。例えば、いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドは、本出願に記載されるように、標識された生体分子の一部を形成する生体分子（例えば、式（Ｉ）のＱ１および／またはＱ２）に末端のリン酸を介して結合され得る。したがって、いくつかの実施形態において、本出願の「標識されたヌクレオチド」は、式（Ｉ）の標識された生体分子に付着したヌクレオチドを指す。いくつかの実施形態において、１以上のヌクレオチドは、本出願に記載されるように、標識された生体分子の一部を形成するオリゴヌクレオチド（例えば、非標識オリゴヌクレオチド鎖）に末端のリン酸を介して結合され得る。
標識された生体分子は、リンカーを介してヌクレオチドの末端のリン酸に結合することができる。リンカーは、例えば、天然または修飾ヌクレオチドの末端のリン酸にて、リン酸エステル、チオエステル、ホスホルアミデートまたはアルキルホスホネート結合を形成するのに適切であり得る、例えば、少なくとも１以上のヒドロキシル基、スルフヒドリル基、アミノ基またはハロアルキル基を含み得る。リンカーは、重合酵素の助けを借りてなど、末端のリン酸から標識を分離するように切断可能であり得る。ヌクレオチドおよびリンカーの例は、参照により本明細書に完全に組み込まれる米国特許第７，０４１，８１２号明細書に提供されている。いくつかの実施形態において、リンカーは、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組合せを含む。ヌクレオチドに標識を付着させるのに有用なリンカーのさらなるの例は、同時係属中の米国特許出願第１５／６００，９７９号に見出すことができ、その関連部分の全体を参照により本明細書に組み込む。
ヌクレオチド（例えば、ヌクレオシドポリリン酸）は、アデニン（Ａ）、シトシン（Ｃ）、グアニン（Ｇ）、チミン（Ｔ）、およびウラシル（Ｕ）、またはそれらの変異体のいずれかを含み得る。ヌクレオチド（例えば、ヌクレオシドポリリン酸）は、メチル化核酸塩基（ｎｕｃｌｅｏｂａｓｅ）を含み得る。例えば、メチル化ヌクレオチドは、核酸塩基に結合した（例えば、核酸塩基の環に直接結合した、核酸塩基の環の置換基に結合した）１以上のメチル基を含むヌクレオチドであり得る。例示的なメチル化核酸塩基としては、１−メチルチミン、１−メチルウラシル、３−メチルウラシル、３−メチルシトシン、５−メチルシトシン、１−メチルアデニン、２−メチルアデニン、７−メチルアデニン、Ｎ６−メチルアデニン、Ｎ６，Ｎ６−ジメチルアデニン、１−メチルグアニン、７−メチルグアニン、Ｎ２−メチルグアニン、およびＮ２，Ｎ２−ジメチルグアニンが含まれる。
本明細書で使用される「核酸」という用語は、一般に、１以上の核酸サブユニットを含む分子を指す。核酸は、アデニン（Ａ）、シトシン（Ｃ）、グアニン（Ｇ）、チミン（Ｔ）およびウラシル（Ｕ）、またはそれらの変異体から選択される１以上の核酸サブユニットを含み得る。いくつかの例において、核酸は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはリボ核酸（ＲＮＡ）、あるいはそれらの誘導体である。いくつかの実施形態において、核酸は、ロックド核酸（ＬＮＡ）、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、トリアゾール結合核酸、２’−Ｆ修飾核酸、およびその誘導体および類似体、を含むがこれらに限定されない修飾核酸である。核酸は一本鎖または二本鎖であり得る。いくつかの実施形態において、核酸は、一般に、ヌクレオチドの任意のポリマーを指す。
発光特性
本明細書に記載されるように、生体分子への標識の内部コンジュゲーションは、標識の光物理的特性を変えることができる（例えば、生体分子内の標識の制限された回転または固定化を介して）。したがって、特定の実施形態において、標識された生体分子の１以上の発光特性は、標識を含むコンジュゲートされていない分子と比較して変化する（例えば、増加する）。本明細書に記載されるように、標識を含む「コンジュゲートされていない分子（ｕｎｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌｅ）」は、Ｑ１およびＱ２の一方または両方を含まない。内部コンジュゲーションによって変化する１以上の発光特性には、限定されるものではないが、発光寿命、発光強度、輝度、最大発光（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｍａｘｉｍｕｍ）、発光量子収率（ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｙｉｅｌｄ）、および光安定性が含まれ得る。
特定の実施形態において、標識された生体分子の発光寿命は、コンジュゲートされていない分子と比較して増加している。特定の実施形態において、標識された生体分子の発光寿命は、コンジュゲートされていない分子と比較して少なくとも１０％増加している。特定の実施形態において、標識された生体分子の発光寿命は、コンジュゲートされていない分子と比較して約１０％〜５０％の間、（例えば、約１０％〜２５％の間、約１０％〜１５％の間、約２５％〜５０％の間、約４０％〜５０％の間）増加している。増加した発光寿命の例が図５Ａ〜５Ｂに示されている。
ヌクレオチドを含む標識された生体分子のセットは、図５Ａに一般的に示されている構築物に従って調製した。標識されたヌクレオチド（１）および（２）は、Ｃｙ３Ｂ色素が、それぞれオリゴヌクレオチドの末端または分枝点でＤＮＡリンカーに外部的にコンジュゲートされたコンジュゲートを表す。対照的に、標識されたヌクレオチド（３）はオリゴヌクレオチド鎖内の塩基を交換し、Ｃｙ３Ｂ色素自体がＤＮＡ主鎖に内部的に組み込まれるようにする。これらの標識されたヌクレオチドは配列決定実験で使用され、各コンジュゲートの寿命測定値が得られた。外部でコンジュゲートされたＣｙ３Ｂ構築物（１）および（２）は、約２．２ナノ秒の寿命を生じたが、内部でコンジュゲートされたＣｙ３Ｂ構築物（３）について測定された寿命は、２．６ナノ秒であり、これは、内部でコンジュゲートされた色素については寿命が約１５〜２０％増加していた。
特定の実施形態において、標識された生体分子の発光強度は、コンジュゲートされていない分子と比較して増加している。特定の実施形態において、標識された生体分子の発光強度は、コンジュゲートされていない分子と比較して、約５％〜２５％の間、（例えば、約５％〜２０％の間、約５％〜１５％の間、約５％〜１０％の間、約１０％〜２５％の間、約１５％〜２５％の間、約２０％〜２５％の間）増加している。いくつかの実施形態において、標識された生体分子の発光強度は、コンジュゲートされていない分子と比較して、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、またはそれ以上、増加している。
特定の実施形態において、標識された生体分子の輝度は、コンジュゲートされていない分子と比較して増加している。特定の実施形態において、標識された生体分子の輝度は、コンジュゲートされていない分子と比較して約５％〜１０％の間、増加している。特定の実施形態において、標識された生体分子の輝度は、コンジュゲートされていない分子と比較して、約５％〜２５％の間、（例えば、約５％〜２０％の間、約５％〜１５％の間、約５％〜１０％の間、約１０％〜２５％の間、約１５％〜２５％の間、約２０％〜２５％の間）増加している。いくつかの実施形態において、標識された生体分子の輝度は、コンジュゲートされていない分子と比較して、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、またはそれ以上、増加している。
特定の実施形態において、標識された生体分子の最大発光は、コンジュゲートされていない分子と比較して少なくとも１％増加している。特定の実施形態において、標識された生体分子の最大発光は、コンジュゲートされていない分子と比較して約１％〜１０％の間、（例えば、約１％〜５％の間、約５％〜１０％の間）増加している。最大発光が増加した例が図６に示されている。いくつかの実施形態において、標識された生体分子の最大発光は、コンジュゲートされていない分子と比較して、約１％、約２％、約５％、約１０％、またはそれ以上、増加している。
内部でコンジュゲートされたＣｙ３Ｂおよび外部でコンジュゲートされたＣｙ３Ｂについて得られたバルク蛍光データを図６に示す。示されているように、内部色素の励起スペクトルは、外部色素に対して８ｎｍだけ赤方偏移しており、それにより５３２ｎｍに近い位置に振電肩（トレースの左側のこぶ）がある。また、示されているように、内部色素の発光スペクトルは赤方偏移しており、これは、フィルターを通過する光が増えるにつれて、検出可能な信号を有利に増加させることがわかった。
特定の実施形態において、標識された生体分子の発光量子収率は、コンジュゲートされていない分子と比較して増加している。特定の実施形態において、標識された生体分子の発光量子収率は、コンジュゲートされていない分子と比較して、約５％〜２５％の間、（例えば、約５％〜２０％の間、約５％〜１５％の間、約５％〜１０％の間、約１０％〜２５％の間、約１５％〜２５％の間、約２０％〜２５％の間）増加している。いくつかの実施形態において、標識された生体分子の発光量子収率は、コンジュゲートされていない分子と比較して、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、またはそれ以上、増加している。
特定の実施形態において、標識された生体分子の光安定性は、コンジュゲートされていない分子と比較して増加している。本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態において、光安定性は、発光分子が経時的に蛍光を発し続ける能力を指す。いくつかの実施形態において、光安定性は、光退色の速度を測定することによって評価することができる。例えば、いくつかの実施形態において、光退色の速度は、標識された生体分子（例えば、内部コンジュゲートされた標識を有する生体分子）について測定されて、コンジュゲートされていない分子について測定された光退色の速度と比較されてもよい。光退色速度の減少が測定されることは、光安定性の増加を示すであろう。光退色速度を測定する方法は当技術分野で知られており、例えば、ウツナー（Ｗｕｅｓｔｎｅｒ），Ｄ．ら、（２０１４）、Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、９：１１０９６〜１１１３０；ブラッケンホフ（Ｂｒａｋｅｎｈｏｆｆ），Ｇ．Ｊ．ら、（１９９４）、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、１７５（２）：１５４〜１６１；およびソング（Ｓｏｎｇ），Ｌ．ら、（１９９５）、Ｂｉｏｐｈｙｓ Ｊ．、６８（６）：２５８８〜２６００に記載されている。いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、例えば、メイビス（Ｍｅｙｖｉｓ），Ｔ．ら（１９９９）、Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、１６（８）：１１５３〜１１６２に記載されているように、光退色後の蛍光回復（ＦＲＡＰ）によって測定されるように、コンジュゲートされていない分子と比較して光退色が減少している。いくつかの実施形態において、標識された生体分子は、例えば、ウツナー（Ｗｕｅｓｔｎｅｒ），Ｄ．ら、（２０１２）、ＢＭＣ Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ、１３：２９６に記載されているように、光退色における蛍光損失（ＦＬＩＰ）によって測定されるように、コンジュゲートされていない分子と比較して光退色が減少している。
いくつかの実施形態において、本開示は、それらの分子の１以上の発光特性に基づいて単一分子を同定するための新規な組成物を提供する。いくつかの実施形態において、分子（例えば、発光標識ヌクレオチド）は、その輝度、発光寿命、吸収スペクトル、発光スペクトル、発光量子収率、発光強度、またはそれらの２以上の組み合わせに基づいて識別される。識別することは、分子の正確な分子同一性を指定することを意味していてもよく、または特定の分子を可能な分子のセットから区別または識別することを意味していてもよい。いくつかの実施形態において、異なる輝度、発光寿命、吸収スペクトル、発光スペクトル、発光量子収率、発光強度、またはそれらの２以上の組み合わせに基づいて、複数の単一分子を互いに区別することができる。いくつかの実施形態において、単一の分子は、一連の別々の光パルスに分子を曝露し、分子から放出される各光子のタイミングまたは他の特性を評価することによって同定される（例えば、他の分子と区別される）。いくつかの実施形態において、単一の分子から連続して放出される複数の光子の情報が集計され、評価されて、分子が識別される。いくつかの実施形態において、分子から順次放出される複数の光子から分子の発光寿命を求め、その発光寿命を用いて分子を識別することができる。いくつかの実施形態において、分子から順次放出される複数の光子から分子の発光強度を求め、その発光強度を用いて分子を識別することができる。いくつかの実施形態において、分子から順次放出される複数の光子から分子の発光寿命および発光強度を求め、その発光寿命および発光強度を用いて分子を識別することができる。
したがって、本出願のいくつかの態様において、反応サンプルは、複数の別個の光パルスに曝され、一連の放出された光子が検出および分析される。いくつかの実施形態において、一連の放出された光子は、実験中に反応サンプル中に存在し、かつ変化しない単一の分子に関する情報を提供する。しかしながら、いくつかの実施形態において、一連の放出された光子は、反応サンプル内の異なる時間に存在する一連の異なる分子に関する情報を提供する（例えば、反応またはプロセスが進行するにつれて）。
分子の発光寿命の決定は、任意の適切な方法（例えば、適切な技術を用いて寿命を測定することによって、または発光の時間依存特性を決定することによって）を用いて行うことができる。いくつかの実施形態において、分子の発光寿命を決定することは、１以上の分子（例えば、配列決定反応における異なって発光的に標識されたヌクレオチド）に対する寿命を決定することを含む。いくつかの実施形態において、分子の発光寿命を決定することは、基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）に対する寿命を決定することを含む。いくつかの実施形態において、分子の発光寿命を決定することは、寿命（例えば、蛍光寿命）を測定することを含む。いくつかの実施形態において、分子の発光寿命を決定することは、寿命を示す１以上の時間特性を決定することを含む。いくつかの実施形態において、分子の発光寿命は、励起パルスに対して１以上の時間ゲートされたウィンドウにわたって生じる複数の発光事象（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｅｖｅｎｔｓ）（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０，１００以上の発光事象）の分布に基づいて決定され得る。例えば、励起パルスに関して測定された光子到達時間の分布に基づいて、単一分子の発光寿命を、異なる発光寿命を有する複数の分子と区別することができる。
単一分子の発光寿命は、単一分子が励起状態に達した後に放出される光子のタイミングを示すものであり、単一分子は光子のタイミングを示す情報によって区別することができることを理解されたい。いくつかの実施形態は、分子によって放出される光子に関連する時間を測定することによって、分子の発光寿命に基づいて分子を複数の分子から区別することを含み得る。時間の分布は、分布から決定され得る発光寿命の指標を提供し得る。いくつかの実施形態において、時間の分布を既知の分子に対応する参照分布と比較することなどによって、時間の分布に基づいて、単一の分子を複数の分子から区別可能である。いくつかの実施形態において、発光寿命の値は、時間の分布から決定される。
単一分子について本明細書で使用される場合、発光強度は、パルス励起エネルギーの送達によって励起される分子によって放出される単位時間当たりの放出光子の数を指す。いくつかの実施形態において、発光強度は、パルス励起エネルギーの送達によって励起され、かつ特定のセンサまたはセンサのセットによって検出される分子によって放出される単位時間当たりの放出光子の検出された数を指す。
いくつかの態様において、本開示は、増強された発光輝度を有する標識された生体分子に関連する方法および組成物を提供する。本明細書で使用される場合、いくつかの実施形態において、「輝度（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）」（およびその変形、例えば、「明るい（ｂｒｉｇｈｔ）」、「明るく（ｂｒｉｇｈｔｌｙ）」など）は、標識された反応物分子あたりの平均発光強度を報告するパラメータを指す。したがって、いくつかの実施形態において、「発光強度」は、一般に、明るく標識された反応体を含む組成物の輝度を指すために使用され得る。いくつかの実施形態において、標識された反応物の輝度は、その量子収率と吸光係数との積に等しい。いくつかの実施形態において、本開示の標識された生体分子は、量子収率を最大化して輝度の増加を促進するように工学操作される。
発光量子収率は、発光事象をもたらす所与の波長または所与のスペクトル範囲内の励起事象の割合を指し、典型的には１未満である。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の分子の発光量子収率は、０〜約０．００１の間、約０．００１〜約０．０１の間、約０．０１〜約０．１の間、約０．１〜約０．５の間、約０．５〜０．９の間、または約０．９〜１の間である。いくつかの実施形態において、分子は、発光量子収率を決定または推定することによって同定される。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載される内部標識は、輝度および／または発光強度を増大させるために、標識された生体分子への連続的な発光標識の付加を可能にする。いくつかの実施形態において、２以上の発光標識を含む内部で標識された生体分子は、式Ｌｎ（ｘ）に従う輝度および／または発光強度を示し、ここで、Ｌｎは、標識された反応体上の発光標識の総数に等しく、ｘは、対応する単一標識反応体の測定された輝度または蛍光強度に等しい。したがって、いくつかの実施形態において、２色素標識反応成分は、１色素標識類似体と比較して２倍の輝度および／または発光強度を有する。いくつかの実施形態において、３つまたは４つの色素で標識された反応成分は、１つの色素で標識された類似体と比較して、それぞれ３倍または４倍の輝度および／または発光強度を有する。いくつかの実施形態において、本明細書に記載される明るく標識された反応体は、Ｌｎ（ｘ）によって予測される値の少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％である輝度および／または発光強度を示す。
核酸配列決定反応組成物
また、反応混合物中の２以上の異なる種類の標識ヌクレオチドを含む核酸配列決定反応組成物であって、少なくとも１つの種類の標識されたヌクレオチドは、本明細書に記載の標識された生体分子を含む標識されたヌクレオチドである、核酸配列決定反応組成物が本明細書において提供される。
いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、２以上の（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上）異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、４つの異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、４つの異なる種類の標識されたヌクレオチドは、グアニンを含む第１の標識されたヌクレオチド、シトシンを含む第２の標識されたヌクレオチド、アデニンを含む第３の標識されたヌクレオチド、およびチミンまたはウラシルを含む第４の標識されたヌクレオチドを含む。
いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物中の標識されたヌクレオチドの各種類は、約１００ｎＭ〜１０００ｎＭ（例えば、約１００ｎＭ〜８００ｎＭ、約１５０ｎＭ〜７００ｎＭ、約２００ｎＭ〜６００ｎＭ、または約２５０ｎＭ〜５００ｎＭ）の濃度で存在する。
いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、標的核酸との複合体中にポリメラーゼを含む配列決定鋳型を含む。いくつかの実施形態において、複合体は、標的核酸の一部に相補的な配列を有するプライマーオリゴヌクレオチドをさらに含む。いくつかの実施形態において、複合体は、約１０ｐＭ〜１０ｎＭ（例えば、約２５ｐＭ〜５ｎＭ、約５０ｐＭ〜２ｎＭ、約５０ｐＭ〜１ｎＭ、約５０ｐＭ〜５００ｐＭ、約５０ｐＭ〜１００ｐＭ、約２５０ｐＭ〜５ｎＭ、約２５０ｐＭ〜２ｎＭ、約２５０ｐＭ〜１ｎＭ、または約２５０ｐＭ〜５００ｐＭ）の濃度で存在する。
いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、１以上の緩衝剤（例えば、ＭＥＳ、ＭＯＰＳ、ＭＯＰＳＯ、ＨＥＰＥＳ、トリス、ＴＡＰＳ、および当技術分野で知られている他のそのような適切な緩衝剤）を含む。いくつかの実施形態において、１以上の緩衝剤はＭＯＰＳを含む。いくつかの実施形態では、緩衝剤は、約２５〜１００ｍＭの間（例えば、約２５〜７５ｍＭの間、約５０〜７５ｍＭの間、または約６５ｍＭ）の濃度で存在する。
いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、二価カチオン（例えば、マグネシウムイオン、カルシウムイオン）を含む。いくつかの実施形態において、二価カチオンは、マグネシウム塩またはカルシウム塩（例えば、マグネシウムまたはカルシウムと、酢酸塩、塩化物、リン酸塩、硫酸塩と、を含む塩）を含む。いくつかの実施形態において、塩は酢酸マグネシウムである。いくつかの実施形態において、二価カチオンは、約５〜５０ｍＭの間（例えば、約１０〜４０ｍＭの間、約１５〜３５ｍＭの間、約２０〜３０ｍＭの間、または約２５ｍＭ）の濃度で存在する。
いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、１以上の一価塩（例えば、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化カリウム、または酢酸カリウムなどのナトリウムまたはカリウムの塩）を含む。いくつかの実施形態において、一価の塩は、約１０〜２００ｍＭの間（例えば、約２５〜１５０ｍＭの間、約２５〜４０ｍＭの間、約５０〜１５０ｍＭの間、約１００〜１５０ｍＭの間）の濃度で存在する。いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、４０ｍＭの塩化ナトリウムなどの約４０ｍＭの一価の塩を含む。いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、１２０ｍＭの酢酸カリウムなどの約１２０ｍＭの一価の塩を含む。
いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、１以上の光安定剤（例えば、抗酸化剤、脱酸素剤、三重項状態クエンチャー、および当技術分野で知られている同様のエネルギー吸収添加剤などの１以上の光防護添加剤（ｐｈｏｔｏｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ））を含む。いくつかの実施形態において、光安定剤は、プロトカテク酸（ＰＣＡ）を含む。いくつかの実施形態において、光安定剤は、４−ニトロベンジルアルコール（ＮＢＡ）を含む。いくつかの実施形態において、光安定剤は、トロロックスまたはその誘導体を含む。いくつかの実施形態において、光安定剤は、約０．１ｍＭ〜約２０ｍＭの間の濃度で存在する。いくつかの実施形態では、トロロックスの濃度は約５ｍＭである。いくつかの実施形態では、ＰＣＡの濃度は約３ｍＭである。いくつかの実施形態では、ＰＣＡの濃度は約８ｍＭである。いくつかの実施形態では、ＮＢＡの濃度は約３ｍＭである。光安定剤（例えば、ＰＣＡ）との混合物はまた、光安定剤（例えば、プロトカテク酸ジオキシゲナーゼ（ＰＣＤ））を再生するための酵素を含み得る。いくつかの実施形態において、ＰＣＤの濃度は約０．３ｍＭである。いくつかの実施形態において、ＰＣＤの濃度は約０．５ｍｇ／ｍＬである。
いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、１以上の還元剤を含む。例えば、いくつかの実施形態において、核酸配列決定反応組成物は、約１０〜１００ｍＭのＤＴＴ（例えば、約４０ｍＭのＤＴＴ）を含む。
配列決定
本出願のいくつかの態様は、核酸やタンパク質などの生物学的ポリマーの配列決定に有用である。いくつかの態様において、本出願に記載される組成物および技術は、核酸またはタンパク質に組み込まれる一連のヌクレオチドまたはアミノ酸モノマーを（例えば、一連の標識されたヌクレオチドまたはアミノ酸モノマーの取り込みの経時変化を検出することによって）同定するために使用され得る。いくつかの実施形態において、本出願に記載される組成物および技術は、ポリメラーゼ酵素によって合成される鋳型依存性核酸配列決定反応生成物に組み込まれる一連のヌクレオチドを同定するために使用され得る。
したがって、本明細書では、本出願の核酸配列決定反応組成物を使用して鋳型核酸の配列を決定する方法も提供される。いくつかの実施形態において、配列決定の方法は、以下のステップを含む：（ｉ）標的体積中の複合体であって、鋳型核酸、プライマーおよび重合酵素を含む複合体を、本開示による核酸配列決定反応組成物（例えば、本明細書に記載されている標識された生体分子を含む少なくとも１つの標識されたヌクレオチド）に曝露すること、（ｉｉ）１以上の励起エネルギーの一連のパルスを標的体積の近くに指向させること、（ｉｉｉ）プライマーを含む核酸への連続的な組み込み中に、発光標識されたヌクレオチドから放出された複数の光子を検出すること、（ｉｖ）放出された光子のタイミングおよび任意選択で発光強度を決定することにより、組み込まれたヌクレオチドの配列を特定すること。
いくつかの実施形態において、本明細書において使用される場合、励起エネルギーは、光源からの光のパルスである。いくつかの実施形態において、励起エネルギーは可視スペクトルにある。いくつかの実施形態において、励起エネルギーは紫外線スペクトルにある。いくつかの実施形態において、励起エネルギーは赤外線スペクトルにある。いくつかの実施形態において、励起エネルギーは、発光標識された分子であって、そこからの複数の放出光子が検出されることになる分子の吸収極大またはその近くにある。特定の実施形態において、励起エネルギーは、約５００ｎｍ〜約７００ｎｍの間（例えば、約５００ｎｍ〜約６００ｎｍの間、約６００ｎｍ〜約７００ｎｍの間、約５００ｎｍ〜約５５０ｎｍの間、約５５０ｎｍ〜約６００ｎｍの間、約６００ｎｍ〜約６５０ｎｍの間、または約６５０ｎｍ〜約７００ｎｍの間）にある。特定の実施形態では、励起エネルギーは単色であってもよく、またはスペクトル範囲に限定されてもよい。いくつかの実施形態において、スペクトル範囲は、約０．１ｎｍ〜約１ｎｍの間、約１ｎｍ〜約２ｎｍの間、または約２ｎｍ〜約５ｎｍの間の範囲を有する。いくつかの実施形態において、スペクトル範囲は、約５ｎｍ〜約１０ｎｍの間、約１０ｎｍ〜約５０ｎｍの間、または約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの間の範囲を有する。
標的核酸の核酸塩基と相補的ヌクレオシドポリリン酸（例えば、ｄＮＴＰ）との間の塩基対形成に際して、ポリメラーゼは、新たに合成された鎖の３’ヒドロキシル末端とｄＮＴＰのαリン酸との間にホスホジエステル結合を形成することによって、新たに合成された核酸鎖にｄＮＴＰを組み込む。ｄＮＴＰにコンジュゲートされた発光分子（例えば、本明細書に記載の標識された生体分子）がフルオロフォアを含む例では、その存在は励起によってシグナル伝達され、発光のパルスは、取り込みのステップ中および／またはステップ後に検出される。ｄＮＴＰの末端（ガンマ）リン酸にコンジュゲートしている発光分子（例えば、標識された生体分子）の場合、新しく合成された鎖にｄＮＴＰを組み込むと、ベータリン酸とガンマリン酸、およびサンプルウェルに自由に拡散する発光分子の放出がもたらされ、フルオロフォアから検出される発光が減少する。
特定の実施形態において、鋳型依存性核酸配列決定生成物は、天然に存在する核酸ポリメラーゼによって行われる。いくつかの実施形態において、ポリメラーゼは、天然に存在するポリメラーゼの突然変異体または改変変異体である。いくつかの実施形態において、鋳型依存性核酸配列決定生成物は、鋳型核酸鎖に相補的な１以上のヌクレオチドセグメントを含むであろう。一態様において、本出願は、その相補的核酸鎖の配列を決定することにより、鋳型（または標的）核酸鎖の配列を決定する方法を提供する。
本明細書で使用される「ポリメラーゼ」という用語は、一般に、重合反応を触媒することができる任意の酵素（または重合酵素）を指す。ポリメラーゼの例には、限定されるものではないが、核酸ポリメラーゼ、転写酵素、またはリガーゼが含まれる。ポリメラーゼは重合酵素であり得る。単一分子の核酸伸長（例えば、核酸配列決定のための）に向けられた実施形態は、標的核酸分子に相補的な核酸を合成することができる任意のポリメラーゼを使用し得る。いくつかの実施形態において、ポリメラーゼは、ＤＮＡポリメラーゼ、ＲＮＡポリメラーゼ、逆転写酵素、および／またはそれらの１以上の突然変異体または改変された形態であり得る。
ポリメラーゼの例は、限定されるものではないが、ＤＮＡポリメラーゼ、ＲＮＡポリメラーゼ、熱安定性ポリメラーゼ、野生型ポリメラーゼ、改変ポリメラーゼ、大腸菌ＤＮＡポリメラーゼＩ、Ｔ７ＤＮＡポリメラーゼ、バクテリオファージＴ４ＤＮＡポリメラーゼψ２９（プサイ２９）ＤＮＡポリメラーゼ、Ｔａｑポリメラーゼ、Ｔｔｈポリメラーゼ、Ｔｌｉポリメラーゼ、Ｐｆｕポリメラーゼ、Ｐｗｏポリメラーゼ、ＶＥＮＴポリメラーゼ、ＤＥＥＰＶＥＮＴポリメラーゼ、ＥＸ−Ｔａｑポリメラーゼ、ＬＡ−Ｔａｑポリメラーゼ、Ｓｓｏポリメラーゼ、Ｐｏｃポリメラーゼ、Ｐａｂポリメラーゼ、Ｍｔｈポリメラーゼ、ＥＳ４ポリメラーゼ、Ｔｒｕポリメラーゼ、Ｔａｃポリメラーゼ、Ｔｎｅポリメラーゼ、Ｔｍａポリメラーゼ、Ｔｃａポリメラーゼ、Ｔｉｈポリメラーゼ、Ｔｆｉポリメラーゼ、Ｐｌａｔｉｎｕｍ Ｔａｑポリメラーゼ、Ｔｂｒポリメラーゼ、Ｔｆｌポリメラーゼ、Ｔｔｈポリメラーゼ、Ｐｆｕｔｂｏポリメラーゼ、Ｐｙｒｏｂｅｓｔポリメラーゼ、Ｐｗｏポリメラーゼ、ＫＯＤポリメラーゼ、Ｂｓｔポリメラーゼ、Ｓａｃポリメラーゼ、クレノウ（Ｋｌｅｎｏｗ）フラグメント、３’〜５’エキソヌクレアーゼ活性を有するポリメラーゼ、ならびにそれらの変異体、修飾産物および誘導体、が含まれる。いくつかの実施形態において、ポリメラーゼは、単一サブユニットポリメラーゼである。ＤＮＡポリメラーゼおよびそれらの特性の非限定的な例は、とりわけ、ＤＮＡ Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ第２版、コーンバーグ（Ｋｏｒｎｂｅｒｇ）およびベイカー（Ｂａｋｅｒ），Ｗ．Ｈ．、フリーマン、ニューヨーク、Ｎ．Ｙ．（１９９１）に詳細に記載されている。
別の態様において、本出願は、複数の核酸フラグメントを配列決定することによって標的核酸を配列決定する方法を提供し、標的核酸はフラグメントを含む。特定の実施形態において、同方法は、複数のフラグメント配列を組み合わせて、親標的核酸の配列または部分配列を提供することを含む。いくつかの実施形態において、組み合わせるステップは、コンピュータのハードウェアおよびソフトウェアによって実行される。本明細書に記載される方法は、染色体全体またはゲノムなどの関連する標的核酸のセットを配列決定することを可能にし得る。
配列決定中に、重合酵素は、標的核酸分子のプライミング位置に結合（例えば、付着）させることができる。プライミング位置は、標的核酸分子の一部に相補的なプライマーであり得る。代替として、プライミング位置は、標的核酸分子の二本鎖セグメント内に提供されるギャップまたはニック（ｎｉｃｋ）である。ギャップまたはニックは、０から少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、または４０ヌクレオチドの長さであり得る。ニックは、二本鎖配列の一方の鎖に切断を提供することができ、これは、例えば、鎖置換ポリメラーゼ酵素などの重合酵素のプライミング位置を提供することができる。
場合によっては、配列決定プライマーは、固体支持体に固定化されていてもされなくてもよい標的核酸分子にアニーリングすることができる。固体支持体は、例えば、核酸配列決定に使用されるチップ上のサンプルウェル（例えば、ナノアパーチャ、反応チャンバー）を含むことができる。いくつかの実施形態において、配列決定プライマーは、固体支持体に固定化され得、そして標的核酸分子のハイブリダイゼーションはまた、標的核酸分子を固体支持体に固定化する。いくつかの実施形態において、ポリメラーゼは、固体支持体に固定化され、可溶性プライマーおよび標的核酸を、ポリメラーゼと接触させる。しかしながら、いくつかの実施形態において、ポリメラーゼ、標的核酸およびプライマーを含む複合体は、溶液中で形成され、複合体は、固体支持体に固定化される（例えば、ポリメラーゼ、プライマー、および／または標的核酸の固定化を介して）。いくつかの実施形態において、サンプルウェル（例えば、ナノアパーチャ、反応チャンバー）内の構成要素のいずれも、固体支持体に固定化されていない。例えば、いくつかの実施形態において、ポリメラーゼ、標的核酸およびプライマーを含む複合体は、溶液中で形成され、同複合体は、固体支持体に固定化されていない。
適切な条件下で、アニーリングされたプライマー／標的核酸と接触させるポリメラーゼ酵素は、プライマー上に１以上のヌクレオチドを付加または組み込み可能であり、ヌクレオチドは、鋳型依存的様式でプライマーに５’→３’付加可能である。プライマーへのヌクレオチドのそのような取り込み（例えば、ポリメラーゼの作用を介した）は、一般に、プライマー伸長反応と称され得る。各ヌクレオチドは、核酸伸長反応中に（例えば、その発光寿命および／または他の特性に基づいて）検出および同定することができ、伸長プライマーに組み込まれる各ヌクレオチド、したがって、新たに合成された核酸分子の配列、を決定するために使用できる検出可能な標識と関連付けることができる。新たに合成された核酸分子の配列相補性によって、標的核酸分子の配列も決定することができる。場合によっては、配列決定プライマーの標的核酸分子へのアニーリングおよび配列決定プライマーへのヌクレオチドの取り込みは、同様の反応条件（例えば、同じまたは同様の反応温度）または異なる反応条件（例えば、異なる反応温度）で起こり得る。いくつかの実施形態において、合成方法による配列決定は、標的核酸分子の集団（例えば、標的核酸のコピー）の存在、および／または標的核酸の集団を達成するための標的核酸の増幅のステップを含み得る。しかしながら、いくつかの実施形態において、合成による配列決定を使用して、評価されている各反応における単一分子の配列を決定する（そして、配列決定のための標的鋳型を調製するために核酸増幅は必要とされない）。いくつかの実施形態において、本出願の態様によれば、複数の単一分子配列決定反応が並行して（例えば、単一のチップ上で）実施される。例えば、いくつかの実施形態において、複数の単一分子配列決定反応は、それぞれ、単一のチップ上の別個の反応チャンバー（例えば、ナノアパーチャ、サンプルウェル）で実施される。
実施形態は、少なくとも約５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．９％、９９．９９％、９９．９９９％、または９９．９９９９％の精度、および／または約１０塩基対（ｂｐ）、５０ｂｐ、１００ｂｐ、２００ｂｐ、３００ｂｐ、４００ｂｐ、５００ｂｐ、１，０００ｂｐ、１０，０００ｂｐ、２０，０００ｂｐ、３０，０００ｂｐ、４０，０００ｂｐ、５０，０００ｂｐ、または１００，０００ｂｐ以上の読み取り長さなど、高い精度および長い読み取り長で単一の核酸分子を配列決定することができる。いくつかの実施形態において、一分子配列決定において使用される標的核酸分子は、一本鎖標的核酸（例えば、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、ＤＮＡ誘導体、リボ核酸（ＲＮＡ）、ＲＮＡ誘導体）鋳型であり、これは、サンプルウェルの底壁または側壁などの固体支持体に固定化または付着された、配列決定反応の少なくとも１つの追加成分（例えば、ＤＮＡポリメラーゼなどのポリメラーゼ、配列決定プライマー）を含むサンプルウェル（例えば、ナノアパーチャ）に付加、または固定化される。標的核酸分子またはポリメラーゼは、サンプルウェルの底壁または側壁などのサンプル壁に直接またはリンカーを介して付着させることができる。サンプルウェル（例えば、ナノアパーチャ）はまた、プライマー伸長反応を介した核酸合成に必要な任意の他の試薬、例えば、適切な緩衝液、補因子、酵素（例えば、ポリメラーゼ）およびデオキシリボヌクレオシドポリリン酸、例えば、デオキシアデノシン三リン酸（ｄＡＴＰ）、デオキシシチジン三リン酸（ｄＣＴＰ）、デオキシグアノシン三リン酸（ｄＧＴＰ）、デオキシウリジン三リン酸（ｄＵＴＰ）およびデオキシチミジン三リン酸（ｄＴＴＰ） ｄＮＴＰを含むデオキシリボヌクレオシド三リン酸（それらは、例えば、本明細書において提供される標識された生体分子の発光標識のような発光標識を含む）、を含むことができる。
いくつかの実施形態において、ｄＮＴＰの各クラス（例えば、アデニン含有ｄＮＴＰ（例えば、ｄＡＴＰ）、シトシン含有ｄＮＴＰ（例えば、ｄＣＴＰ）、グアニン含有ｄＮＴＰ（例えば、ｄＧＴＰ）、ウラシル含有ｄＮＴＰ（例えば、ｄＵＴＰ）およびチミン含有ｄＮＴＰ（例えば、ｄＴＴＰ））は、発光分子から放出される光の検出が新たに合成された核酸に組み込まれたｄＮＴＰの同一性を示すように、異なる発光特性を含む発光分子にコンジュゲートされる。発光分子からの放出光（例えば、少なくとも１つの発光標識を含む標識された生体分子からの放出光）は、任意の適切なデバイスおよび／または方法を介して検出され、その適切な発光分子（したがって、関連するｄＮＴＰ）に帰することができる。発光分子は、同発光分子（例えば、本出願の標識された生体分子）の存在が新たに合成された核酸鎖へのｄＮＴＰの組み込みまたはポリメラーゼの活性を阻害しないように、任意の位置でｄＮＴＰにコンジュゲートされ得る。いくつかの実施形態において、発光分子は、ｄＮＴＰの末端のリン酸（例えば、ガンマリン酸）にコンジュゲートされている。
いくつかの実施形態において、一本鎖標的核酸鋳型は、配列決定プライマー、ｄＮＴＰ、ポリメラーゼ、および核酸合成に必要な他の試薬と接触させることができる。いくつかの実施形態において、すべての適切なｄＮＴＰは、ｄＮＴＰの取り込みが連続的に起こり得るように、一本鎖標的核酸鋳型と同時に接触され得る（例えば、すべてのｄＮＴＰが同時に存在する）。他の実施形態において、ｄＮＴＰは、一本鎖標的核酸鋳型と順次接触させることができ、一本鎖標的核酸鋳型は、各々の適切なｄＮＴＰと別々に接触させられ、一本鎖標的核酸鋳型と異なるｄＮＴＰとの接触の間の洗浄ステップを伴う。一本鎖標的核酸鋳型を各々のｄＮＴＰと別々に接触させ、その後洗浄するそのようなサイクルは、同定されるべき一本鎖標的核酸鋳型の各々の連続する塩基位置について反復され得る。
いくつかの実施形態において、配列決定プライマーは、一本鎖標的核酸鋳型にアニールし、ポリメラーゼは、一本鎖標的核酸鋳型に基づいて、プライマーにｄＮＴＰ（または他のヌクレオシドポリリン酸）を連続的に組み込む。本明細書に記載される標識された生体分子のような、取り込まれた各ｄＮＴＰに関連する独特の発光分子は、ｄＮＴＰのプライマーへの取り込みの間またはその後に、適切な励起光で励起され得、その発光は、その後、任意の適切なデバイスおよび／または方法を使用して検出され得る。光の特定の放出（例えば、特定の発光寿命、強度、スペクトル、および／またはそれらの組み合わせを有する）の検出は、組み込まれた特定のｄＮＴＰに起因する可能性がある。次いで、検出された発光分子の収集から得られた配列を用いて、配列相補性を介して一本鎖標的核酸鋳型の配列を決定することができる。
いくつかの実施形態において、本開示は、同時係属中の米国特許出願第１４／５４３，８６５号、第１４／５４３，８６７号、第１４／５４３，８８８号、第１４／８２１，６５６号、第１４／８２１，６８６号、第１４／８２１，６８８号、第１５／１６１，０６７号、第１５／１６１，０８８号、第１５／１６１，１２５号、第１５／２５５，２４５号、第１５／２５５，３０３号、第１５／２５５，６２４号、第１５／２６１，６９７号、第１５／２６１，７２４号、第１５／６００，９７９号、第１５／８４６，９６７号、第１５／８４７，００１号、第６２／２８９，０１９号、第６２／２９６，５４６号、第６２／３１０，３９８号、第６２／３３９，７９０号、第６２／３４３，９９７号、第６２／３４４，１２３号、第６２／４２６，１４４号、および第６２／５０５，５２５号に記載された技術において有利に利用され得る方法および組成物を提供し、これらの各々の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
キット
また、鋳型核酸を配列決定するためのキットであって、２以上の異なる種類の標識ヌクレオチドを含み、少なくとも１つの種類の標識されたヌクレオチドが、本明細書に記載の標識された生体分子を含む標識されたヌクレオチドであるキットも本明細書において提供される。いくつかの実施形態において、キットは、２以上の（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上）異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、キットは、４つの異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、キットは重合酵素を含む。いくつかの実施形態において、キットは鋳型核酸に相補的なプライマーを含む。
いくつかの実施形態において、キットは本明細書に記載されている標識された生体分子を含む複数の種類の標識されたヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、標識されたヌクレオチドの少なくとも１つの種類（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上の種類）は、本出願に従う２以上の内部でコンジュゲートされた標識を有する標識された生体分子を含む。いくつかの実施形態において、複数のヌクレオチドは、図１Ａ〜１Ｇ、４Ａ〜４Ｃ、５Ａおよび５Ｃに示される標識されたヌクレオチドから選択される。いくつかの実施形態において、キットは、重合酵素（例えば、本明細書の他の場所に記載されているようなＤＮＡポリメラーゼ）をさらに含む。いくつかの実施形態において、キットは、配列決定される鋳型核酸に相補的なプライマーをさらに含む。
バイコンジュゲート可能な（Ｂｉｃｏｎｊｕｇａｔａｂｌｅ）標識
別の態様において、本発明は化合物を提供する。本明細書で提供される化合物は、標識として使用することができる−すなわち、本明細書に記載の標識された生体分子を形成するためのコンジュゲーション（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）反応で使用することができる。例えば、本明細書において提供されるのは、式（ＩＩ）の化合物およびその塩であり：
Figure 2021530993
式中：
Ａは多環フルオロフォアであり；
Ｌ１およびＬ２は、独立して、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるリンカーであり；
Ｐ１は酸素保護基であり、かつ、
Ｒ１は反応性部分である。
本明細書に記載されているように、式（ＩＩ）の化合物およびその塩は、二官能性である（例えば、「非対称である」）。Ｒ１は、コンジュゲーション反応の反応性ハンドルとして使用できる反応性部分である。Ｐ１は酸素保護基であり、Ｒ１が関与するコンジュゲーション反応の後に切断または除去され、それにより遊離の−ＯＨ基が現れ、これは、引き続くコンジュゲーション反応の反応性部分として使用できる。特定の実施形態において、Ｒ１は、ヌクレオシドカップリング反応において反応性である反応性部分（例えば、ホスホルアミダイト）である。Ｐ１に対応する位置に様々な酸素保護基を使用することができ、複数の例が本明細書において提供されている。
Ｌ１およびＬ２は本明細書において定義され、例示的な実施形態が提供される。さらに、Ａの例示的な実施形態が本明細書で提供される。「内部で標識された生体分子」のセクションで提供されるものを含むがこれらに限定されない、本明細書で提供されるすべての定義および実施形態は、本明細書で提供される化合物に適用可能である。
本明細書において定義されるように、Ｐ１は酸素保護基である。酸素保護基のいくつかの例が本明細書に提供されている。特定の実施形態において、Ｐ１は、任意に置換されたトリフェニル保護基（例えば、トリチル）である。特定の実施形態において、Ｐ１は以下の式からなるトリチルである。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｐ１は、以下の式からなる４−モノメトキシトリチル（ＭＭＴ）である。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｐ１は、以下の式からなる４，４−ジメトキシトリチル（ＤＭＴ）である。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｒ１は、反応性部分である。例えば、Ｒ１は、ポリヌクレオチド合成、ポリペプチド合成、多糖合成などに有用な反応性ハンドルである。反応性部分は、第２の反応性部分（例えば、−ＯＨまたは−ＮＨ２基）と反応して共有結合を形成することができる任意の基であり得る。当業者は、ポリヌクレオチド合成、ポリペプチド合成、多糖合成などにおいて結合を形成するためにどの反応性部分を使用できるかを知っているであろう。特定の実施形態において、Ｒ１は、ポリヌクレオチド合成に有用な部分（例えば、ホスホルアミダイト）である。特定の実施形態において、Ｒ１は、ホスホルアミダイト（ｐｈｏｓｏｈｏｒａｍｉｄｉｔｅ）である。特定の実施形態において、Ｒ１は、以下の式からなるホスホルアミダイトであり：
Figure 2021530993
式中、ＲＮ１およびＲ２は本明細書で定義されている通りである。特定の実施形態において、Ｒ１は、以下の式からなるホスホルアミダイトである。
Figure 2021530993
特定の実施形態において、Ｒ１は、以下の式からなるホスホルアミダイトである。
Figure 2021530993
本明細書において定義されているように、Ｒ２は、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または酸素保護基である。特定の実施形態において、Ｒ２は任意で置換されたアルキルである。特定の実施形態において、Ｒ２は任意で置換されたＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、Ｒ２は任意で置換されたＣ１−３アルキルである。特定の実施形態において、Ｒ２は以下の式からなる。
Figure 2021530993
本明細書において定義されているように、ＲＮ１の各例は、独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または窒素保護基であり、任意選択的に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）、同じ窒素に結合した２つのＲＮ１が介在する原子と一緒に結合して、任意に置換されたヘテロシクリルまたは任意に置換されたヘテロアリールを形成する。特定の実施形態において、ＲＮ１は任意で置換されたアルキルである。特定の実施形態において、ＲＮ１は任意で置換されたＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、ＲＮ１は非置換のＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、ＲＮ１は任意で置換されたＣ１−３アルキルである。特定の実施形態において、ＲＮ１は非置換のＣ１−３アルキルである。特定の実施形態において、ＲＮ１は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、およびｔｅｒｔ−ブチルからなる群より選択される。特定の実施形態において、ＲＮ１は、イソプロピルである。特定の実施形態において、ＲＮ１の両方の例はイソプロピルである。
特定の実施形態において、Ｒ１は、ホスホルアミダイトのようなヌクレオシドカップリング反応において反応性である部分である。特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中：
Ｒ２は、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または酸素保護基であり；
ＲＮ１の各例は、独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または窒素保護基であり、任意選択的に、同じ窒素に結合した２つのＲＮ１が介在する原子と一緒に結合して、任意に置換されたヘテロシクリルまたは任意に置換されたヘテロアリールを形成する。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中：
ｎの各例は１〜２０の整数である。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中：
ｎの各例は１〜２０の整数である。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
本明細書に記載されているように、環Ａは、Ｃｙ３Ｂなどの多環式シアニンであり得る。特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中、Ｘ−は対イオンであるか、または存在しない。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、Ａは、例えば、フルオレセインまたはローダミンのようなフルオロンフルオロフォアであり得る。特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中：
各Ｒは、独立して、水素、ハロゲン、−Ｎ３、−ＣＮ、−ＮＯ２、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたヘテロアリール、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、または−Ｎ（ＲＮ）２である。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中：
ｎは独立して１〜２０の整数である。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中：
ｎは独立して１〜２０の整数であり、かつ、
ＲＮの各例は、独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または窒素保護基である。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
本明細書に記載されるように、特定の実施形態において、Ａは、ＢＯＤＩＰＹフルオロフォアである。従って、特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中：
各Ｒは、独立して、水素、ハロゲン、−Ｎ３、−ＣＮ、−ＮＯ２、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたヘテロアリール、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、または−Ｎ（ＲＮ）２であり、かつ、
Ａｒは任意に置換されたアリールもしくは任意に置換されたヘテロアリールである。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中：
ＲＡｒは、水素、ハロゲン、−Ｎ３、−ＣＮ、−ＮＯ２、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたヘテロアリール、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、または−Ｎ（ＲＮ）２である。
本明細書において一般的に定義されるように、ＲＯは、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または酸素保護基である。特定の実施形態において、ＲＯは水素である。特定の実施形態において、ＲＯは任意に置換されたアルキルである。特定の実施形態において、ＲＯは任意に置換されたＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、ＲＯは非置換のＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、ＲＯは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、およびｔｅｒｔ−ブチルからなる群より選択される。特定の実施形態において、ＲＯは任意に置換されたアルケニルである。特定の実施形態において、ＲＯは任意に置換されたアルキニルである。特定の実施形態において、ＲＯは任意に置換されたカルボシクリルである。特定の実施形態において、ＲＯは任意に置換されたヘテロシクリルである。特定の実施形態において、ＲＯは任意に置換されたアリールである。特定の実施形態において、ＲＯは任意に置換されたヘテロアリールである。特定の実施形態において、ＲＯは任意に置換されたアシルである。特定の実施形態において、ＲＯは酸素保護基である。特定の実施形態において、ＲＯは−Ｃ（＝Ｏ）Ｐｈである。
本明細書において一般的に定義されているように、ＲＮの各例は、独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または窒素保護基であり、任意選択的に、同じ窒素に結合した２つのＲＮが介在する原子と一緒に結合して、任意に置換されたヘテロシクリルまたは任意に置換されたヘテロアリールを形成する。特定の実施形態において、ＲＮは水素である。特定の実施形態において、ＲＮは任意に置換されたアルキルである。特定の実施形態において、ＲＮは任意に置換されたＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、ＲＮは非置換のＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、ＲＮは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、およびｔｅｒｔ−ブチルからなる群より選択される。特定の実施形態において、ＲＮは任意に置換されたアルケニルである。特定の実施形態において、ＲＮは任意に置換されたアルキニルである。特定の実施形態において、ＲＮは任意に置換されたカルボシクリルである。特定の実施形態において、ＲＮは任意に置換されたヘテロシクリルである。特定の実施形態において、ＲＮは任意に置換されたアリールである。特定の実施形態において、ＲＮは任意に置換されたヘテロアリールである。特定の実施形態において、ＲＮは任意に置換されたアシルである。特定の実施形態において、ＲＮは窒素保護基である。特定の実施形態において、２つのＲＮは、介在する原子と共に結合して、任意に置換されたヘテロシクリルまたは任意に置換されたヘテロアリールを形成する。
本明細書において一般的に定義されるように、ＲＳは、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または硫黄保護基である。特定の実施形態において、ＲＳは水素である。特定の実施形態において、ＲＳは任意に置換されたアルキルである。特定の実施形態において、ＲＳは任意に置換されたＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、ＲＳは非置換のＣ１−６アルキルである。特定の実施形態において、ＲＳは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、およびｔｅｒｔ−ブチルからなる群より選択される。特定の実施形態において、ＲＳは任意に置換されたアルケニルである。特定の実施形態において、ＲＳは任意に置換されたアルキニルである。特定の実施形態において、ＲＳは任意に置換されたカルボシクリルである。特定の実施形態において、ＲＳは任意に置換されたヘテロシクリルである。特定の実施形態において、ＲＳは任意に置換されたアリールである。特定の実施形態において、ＲＳは任意に置換されたヘテロアリールである。特定の実施形態において、ＲＳは任意に置換されたアシルである。特定の実施形態において、ＲＳは硫黄保護基である。特定の実施形態において、ＲＳはＰＥＧ（ポリエチレングリコール）である。特定の実施形態において、ＲＳは−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＯＣＨ３である。特定の実施形態では、−ＳＲＳは−Ｓ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＯＣＨ３である。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中、ｎは独立して１〜２０の整数である。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
内部で標識された生体分子を調製するための方法
本明細書に記載されている内部で標識された生体分子（例えば、式（Ｉ）の生体分子）を調製するための方法も本明細書において提供される。一般に、この方法は、本明細書で提供される二官能性化合物（例えば、式（ＩＩ）の化合物）が関与する２つの後続するコンジュゲーションステップを含む。
したがって、本明細書で提供されるのは、標識された生体分子を調製するための方法であり、同方法は以下を含む：
（ｉ）式Ｑ２−ＯＨのモノマーまたはオリゴマー生体分子またはその塩を、コンジュゲーションを促進して以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩のコンジュゲートを生成するのに十分な条件下で、式（ＩＩ）の化合物と接触させることと：
（ｉｉ）Ｐ１保護基を切断し、以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩のコンジュゲートを生成するのに十分な条件下で、ステップ（ｉ）で形成されたコンジュゲートを脱保護することと：
（ｉｉｉ）ステップ（ｉｉ）で形成されたコンジュゲートを、コンジュゲーションを促進して式（Ｉ）の標識された生体分子を生成するのに十分な条件下で、式Ｑ１−Ｏ−Ｒ１のモノマーまたはオリゴマー生体分子またはその塩と接触させること。
Figure 2021530993
例えば、特定の実施形態では、内部で標識されたオリゴヌクレオチドが調製される場合、式（ＩＩ）の化合物は、標準的なホスホルアミダイト化学を使用して、Ｑ２−ＯＨと結合するように結合することができる。さらに、特定の実施形態では、内部で標識されたオリゴヌクレオチドが調製される場合、ステップ（ｉｉ）で形成されたヒドロキシル部分を有する保護されていないコンジュゲートが、標準的なオリゴヌクレオチド合成において使用されるような、アルキル−（２−シアノエチル）−Ｎ，Ｎ−ジイソプロピル）−ホスホルアミダイトに結合される。反応は、１Ｈ−テトラゾール、エチルチオテトラゾール、ベンジルチオテトラゾール、ジシアノイミダゾール、または他の適切な弱酸などの活性化剤の存在下で実施することができる。次に、ステップ（ｉｉｉ）は、特定の実施形態では、標準的なホスホルアミダイト化学を使用して実施することができる。
バイコンジュゲート可能な標識を調製するための方法
さらに別の態様において、本発明は、本明細書に記載されるバイコンジュゲート可能な標識（例えば、式（ＩＩ）の化合物）を調製するための合成方法を提供する。
一般的な反応パラメータ
以下の実施形態は、本明細書に記載されるすべての合成方法に適用される。
本明細書で提供および記載される反応は、１以上の試薬を含み得る。特定の実施形態において、試薬は、触媒量で存在し得る。特定の実施形態において、触媒量は、０〜１モル％、０〜５モル％、０〜１０モル％、１〜５モル％、１〜１０モル％、５〜１０モル％、１０〜２０モル％、２０〜３０モル％、３０〜４０モル％、４０〜５０モル％、５０〜６０モル％、６０〜７０モル％、７０〜８０モル％、８０〜９０モル％、または９０〜９９モル％である。特定の実施形態において、試薬は、化学量論量（例えば、約１当量）で存在し得る。特定の実施形態において、試薬は、過剰量（例えば、１当量より多い）で存在し得る。特定の実施形態において、過剰量は、約１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５、６．０、６．５、７．０、７．５、８．０、８．５、９．０、９．５、１０、１５または２０当量である。特定の実施形態において、過剰量は、約１．１〜２、２〜３、３〜４、４〜５、１．１〜５、５〜１０、１０〜１５、１５〜２０、または１０〜２０当量である。特定の実施形態では、過剰量は２０当量より多い。
本明細書に記載されている反応は、任意の温度で実施することができる。特定の実施形態において、反応は、室温（ｒｔ）（２１℃または７０°Ｆ）またはその付近の温度で実施される。特定の実施形態において、反応は、室温未満（例えば、−１００℃〜２１℃）で実施される。特定の実施形態において、反応は、−７８℃またはその付近で実施される。特定の実施形態において、反応は、−１０℃またはその付近で実施される。特定の実施形態において、反応は、０℃またはその付近で実施される。特定の実施形態において、反応は、室温より高い温度で実施される。特定の実施形態において、反応は、３０、４０、５０、６０、７０、８０、１１０、１２０、１３０、１４０、または１５０℃で実施される。特定の実施形態において、反応は、１５０℃より高い温度で実施される。
本明細書に記載されている反応は、溶媒中、または溶媒の混合物（例えば、共溶媒）中で実施することができる。溶媒は、極性または非極性、プロトン性または非プロトン性であり得る。本明細書に記載の反応では任意の溶媒を使用することができ、反応は特定の溶媒または溶媒の組み合わせに限定されない。本明細書に記載されている方法において有用な一般的な有機溶媒には、限定されるものではないが、アセトン、アセトニトリル、ベンゼン、ベンゾニトリル、１−ブタノール、２−ブタノン、酢酸ブチル、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、二硫化炭素、四塩化炭素、クロロベンゼン、１−クロロブタン、クロロホルム、シクロヘキサン、シクロペンタン、１，２−ジクロロベンゼン、１，２−ジクロロエタン、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２−ピリミジノン（ＤＭＰＵ）、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキサン、ジエチルエーテル、２−エトキシエチルエーテル、酢酸エチル、エチルアルコール、エチレングリコール、ジメチルエーテル、ヘプタン、ｎ−ヘキサン、ヘキサン類、ヘキサメチルホスホラミド（ＨＭＰＡ）、２−メトキシエタノール、２−メトキシエチルアセテート、メチルアルコール、２−メチルブタン、４−メチル−２−ペンタノン、２−メチル−１−プロパノール、２−メチル−２−プロパノール、１−メチル−２−ピロリジノン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ニトロメタン、１−オクタノール、ペンタン、３−ペンタノン、１−プロパノール、２−プロパノール、ピリジン、テトラクロロエチレン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン、トルエン、トリクロロベンゼン、１，１，２−トリクロロトリフルオロエタン、２，２，４−トリメチルペンタン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、ジイソプロピルアミン、水、ｏ−キシレン、ｐ−キシレンが含まれる。
本明細書に記載されている反応は、任意の時間にわたって実施することができる。特定の実施形態では、反応は、数秒、数分、数時間、または数日間、実施することができる。
本明細書に記載されている方法を使用して、任意の化学収率で化合物を調製することができる。特定の実施形態において、化合物は、１〜１０％、１０〜２０％、２０〜３０％、３０〜４０％、４０〜５０％、５０〜６０％、６０〜７０％、７０〜８０％、８０〜９０％、または９０〜１００％の収率で生成される。特定の実施形態において、収率は、１つの合成ステップ後のパーセント収率である。特定の実施形態において、収率は、２以上の合成ステップ（例えば、２、３、４、または５つの合成ステップ）後のパーセント収率である。
本明細書に記載されている方法は、１以上の精製ステップをさらに含み得る。例えば、特定の実施形態において、本明細書に記載の方法によって生成される化合物は、クロマトグラフィー、抽出、濾過、沈殿、結晶化、または当技術分野で知られている他の任意の方法によって精製することができる。特定の実施形態において、化合物または混合物を精製することなく（例えば、粗製物のままで）、次の合成ステップに進める。
Ｃｙ３Ｂベースの標識を調製するための方法
本明細書に提供されるのは、式（ＩＩＩ）の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を調製する方法であり、同方法は、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩と、パラジウムの存在下で結合させて、式（ＩＩＩ）の化合物またはその塩を生成することを含み、式中：
Ｘ１はハロゲンまたは脱離基であり；
Ｂ（ＲＢ）２は、ボラン、ボロン酸、またはボロン酸エステルであり；
Ｌ１は、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるリンカーであり；かつ、
ＲＯは酸素保護基である。
特定の実施形態において、式（ＩＩＩ）の化合物を生成するための反応は、パラジウム以外の金属の存在下で実施される。例えば、反応は、パラジウムで触媒されてもよいし、または異なる金属によって触媒されてもよい。特定の実施形態において、金属は遷移金属である。
本明細書で定義されるように、基−Ｂ（ＲＢ）２は、ボラン、ボロン酸、またはボロン酸エステルである。特定の実施形態において、−Ｂ（ＲＢ）２は、ボランである。特定の実施形態において、−Ｂ（ＲＢ）２は、ボロン酸である。特定の実施形態において、−Ｂ（ＲＢ）２は、ボロン酸エステルである。特定の実施形態において、−Ｂ（ＲＢ）２は、以下の式からなるボランである。
Figure 2021530993
本明細書において定義されているように、ＲＢの各例は、独立して、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、−ＯＨまたは−ＯＲＯである。任意に、２つのＲＢは、介在する原子と共に結合して、任意に置換されたカルボシクリルまたは任意に置換されたヘテロシクリルを形成する。一般に、−Ｂ（ＲＢ）２は、金属促進または金属触媒クロスカップリング反応に有用な任意の適切なボラン、ボロン酸、またはボロン酸エステルである。
リンカーＬ１は、本明細書で定義されている通りである。
本明細書において定義されているように、Ｘ１はハロゲンまたは脱離基である。特定の実施形態において、Ｘ１はハロゲンである。特定の実施形態において、Ｘ１は脱離基である。特定の実施形態において、Ｘ１は、−Ｃｌ、−Ｂｒ、または−Ｉである。特定の実施形態において、Ｘ１は−Ｉである。
カップリング反応の特定の実施形態において、式（ＩＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、従って、出発物質は、以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、式（ＩＩＩ）の化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなり、式中、ｎは１〜２０の整数であり、従って、出発物質は、以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
上記のように、カップリング反応は、パラジウムの存在下で実施される。特定の実施形態において、パラジウムはパラジウム錯体である。特定の実施形態において、パラジウム錯体は、パラジウム（ＩＩ）錯体である。特定の実施形態において、パラジウム錯体は、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）である。特定の実施形態において、パラジウムは、触媒量で存在し得る。他の実施形態において、パラジウムは、化学量論的または過剰量で存在する。
特定の実施形態において、カップリング反応は、塩基の存在下で実施される。特定の実施形態において、塩基は炭酸塩塩基である。特定の実施形態において、塩基はＣｓ２ＣＯ３である。
特定の実施形態において、カップリング反応は、溶媒中で実施される。特定の実施形態において、溶媒は、ＴＨＦ、ＤＭＦ、またはそれらの混合物である。
カップリング反応は任意の温度で実施することができる。特定の実施形態において、反応は、室温で実施される。特定の実施形態において、反応は、室温より高い温度（すなわち、高温）で実施される。特定の実施形態において、反応は、室温〜１００℃で実施される。特定の実施形態において、反応は、５０〜１００℃で実施される。特定の実施形態において、反応は、約７０℃で実施される。
特定の実施形態において、方法は、式（ＩＩＩ）の化合物を以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩でアルキル化して、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその互変異性体；
Figure 2021530993
またはその塩を生成するステップをさらに含み、式中：
Ｘ１はハロゲンまたは脱離基であり；かつ、
各Ｒ３は、独立して、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアシル、または酸素保護基であり；任意に、２つのＲ３が介在する原子と結合して、任意に置換されたヘテロシクリルを形成する。
特定の実施形態において、生成物は以下の式からなる化合物：
Figure 2021530993
またはその互変異性体；
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、アルキル化のステップは、塩基の存在下で実施される。特定の実施形態において、塩基はハロゲン化物塩である。特定の実施形態において、塩基はヨウ化物塩である。特定の実施形態において、塩基はＫＩである。特定の実施形態において、アルキル化のステップは、溶媒中で実施される。特定の実施形態によれば、溶媒はアセトニトリル（ＭｅＣＮ）である。特定の実施形態において、反応は、室温で実施される。特定の実施形態において、反応は高温で実施される。特定の実施形態において、反応は約１００℃で実施される。
本明細書において定義されているように、Ｘ２はハロゲンまたは脱離基である。特定の実施形態において、Ｘ２はハロゲンである。特定の実施形態において、Ｘ２は、−Ｃｌ、−Ｂｒ、または−Ｉである。特定の実施形態において、Ｘ２は−Ｂｒである。特定の実施形態において、Ｘ２は脱離基である。
本明細書において定義されているように、各Ｒ３は、独立して、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアシル、または酸素保護基であり；任意に、２つのＲ３が介在する原子と結合して、任意に置換されたヘテロシクリルを形成する。特定の実施形態において、Ｒ３は任意で置換されたアルキルである。特定の実施形態において、Ｒ３は任意で置換されたアシルである。特定の実施形態において、ＲＯは酸素保護基である。特定の実施形態において、２つのＲ３は、介在する原子と共に結合して、任意に置換されたヘテロシクリルを形成する。特定の実施形態において、２つのＲ３は、介在する原子と共に結合して
Figure 2021530993
を形成する。特定の実施形態において、２つのＲ３は、介在する原子と共に結合して
Figure 2021530993
を形成する。
特定の実施形態において、方法は、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその互変異性体；
Figure 2021530993
またはその塩を、ホルムアミジンの存在下で反応させて、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を生成するステップをさらに含む。特定の実施形態において、反応は、（ｉ）式（ＩＶ）の化合物またはその塩を、ホルムアミジンの存在下で反応させて中間体を形成することと、（ｉｉ）ステップ（ｉ）で形成された中間体を式（ＩＶ）の別の化合物またはその塩と反応させて、上記の生成物を得るステップ、とを伴う。
特定の実施形態において、ステップ（ｉ）におけるホルムアミジンは、ジフェニルホルムアミジンである。特定の実施形態において、ステップ（ｉ）における反応は、塩基の存在下で実施される。特定の実施形態において、塩基はピリジン塩基である。特定の実施形態において、塩基はＤＭＡＰである。特定の実施形態において、ステップ（ｉ）における反応は、無水物の存在下で実施される。特定の実施形態において、無水物は無水酢酸（Ａｃ２Ｏ）である。特定の実施形態において、ステップ（ｉ）における反応は、高温（例えば、約１２５℃）で実施される。特定の実施形態において、反応は溶剤中で実施される。特定の実施形態において、ステップ（ｉｉ）における反応は、塩基の存在下で実施される。特定の実施形態において、塩基はアミン塩基（例えば、トリアルキルアミン塩基）である。特定の実施形態において、塩基は、Ｅｔ３Ｎであり、反応は塩基の存在下で行われる。特定の実施形態において、反応は溶剤中で実施される。特定の実施形態において、溶媒はＥｔＯＨである。特定の実施形態において、反応は、高温（例えば、約８０℃）で実施される。
特定の実施形態において、生成物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、方法は、酸の存在下で、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を環化して、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を生成することをさらに含む。特定の実施形態において、酸はスルホン酸である。特定の実施形態において、酸は硫酸である。特定の実施形態において、反応は溶剤中で実施される。特定の実施形態において、溶媒はＣＨ２Ｃｌ２である。特定の実施形態において、反応は、高温（例えば、約６０℃）で実施される。
特定の実施形態において、生成物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、方法は、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を脱保護して、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を生成するステップをさらに含む。
特定の実施形態において、化合物は以下の式：
Figure 2021530993
またはその塩からなる。
特定の実施形態において、方法は：
（ｉ）以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を保護して、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を生成するステップと、
（ｉｉ）ステップ（ｉ）で生成された化合物を、以下の式の化合物：
Figure 2021530993
またはその塩を形成するのに十分な条件下で反応させるステップと、をさらに含む。
定義
化学定義
特定の官能基と化学用語の定義については、以下においてより詳細に記載する。化学元素は、元素周期表、ＣＡＳバージョン、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃｓ」第７５版の表紙の内側に従って識別され、特定の官能基は一般に、本明細書において記載されているように定義される。さらに、有機化学の一般原理、ならびに特定の機能性部分および反応性は、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｔｈｏｍａｓ Ｓｏｒｒｅｌｌ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｏｏｋｓ、サウサリート、１９９９年；スミス（Ｓｍｉｔｈ）およびマーチ（Ｍａｒｃｈ）、Ｍａｒｃｈ’ｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第５版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．、ニューヨーク、２００１年；ラロック（Ｌａｒｏｃｋ）、Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ、ＶＣＨ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｉｎｃ．、ニューヨーク、１９８９年；およびカラザーズ（Ｃａｒｒｕｔｈｅｒｓ）、Ｓｏｍｅ Ｍｏｄｅｒｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、第３版、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、ケンブリッジ、１９８７年、に記載されている。
本明細書に記載されている化合物は、１以上の不斉中心を含むことができ、したがって、様々な立体異性体、例えば、エナンチオマーおよび／またはジアステレオマーで存在することができる。例えば、本明細書に記載されている化合物は、個々のエナンチオマー、ジアステレオマーまたは幾何異性体の形態であり得るか、またはラセミ混合物および１以上の立体異性体に富む混合物を含む立体異性体の混合物の形態であり得る。異性体は、キラル高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）およびキラル塩の形成および結晶化を含む、当業者に知られている方法によって混合物から単離することができ、あるいは好ましい異性体は、不斉合成によって調製することができる。例えば、ジェイクス（Ｊａｃｑｕｅｓ）ら、Ｅｎａｎｔｉｏｍｅｒｓ，Ｒａｃｅｍａｔｅｓ ａｎｄ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（Ｗｉｌｅｙ Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、ニューヨーク、１９８１年）；ウィレン（Ｗｉｌｅｎ）ら、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ ３３：２７２５（１９７７）；エリール（Ｅｌｉｅｌ），Ｅ．Ｌ．、Ｓｔｅｒｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、ＮＹ、１９６２年）；およびウィレン（Ｗｉｌｅｎ），Ｓ．Ｈ．、Ｔａｂｌｅｓ ｏｆ Ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ Ａｇｅｎｔｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐ．２６８（Ｅ．Ｌ．Ｅｌｉｅｌ編．、Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｎｏｔｒｅ Ｄａｍｅ Ｐｒｅｓｓ、ノートルダム、ＩＮ、１９７２年）、を参照されたい。本発明はさらに、他の異性体を実質的に含まない個々の異性体として、あるいは、様々な異性体の混合物としての化合物を包含する。
特に明記しない限り、本明細書に示される構造はまた、１以上の同位体濃縮された原子の存在下でのみ異なる化合物を含むことを意味する。例えば、水素の重水素またはトリチウムによる置換、１９Ｆの１８Ｆへの置換、または１２Ｃの１３Ｃまたは１４Ｃへの置換を除いて、本構造を有する化合物は、本開示の範囲内である。このような化合物は、例えば、生物学的アッセイにおける分析ツールまたはプローブとして有用である。
値の範囲が列記されている場合、それは範囲内の各値とサブ範囲（ｓｕｂ−ｒａｎｇｅ）を包含することを意図している。例えば、「Ｃ１−６アルキル」は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ１−６、Ｃ１−５、Ｃ１−４、Ｃ１−３、Ｃ１−２、Ｃ２−６、Ｃ２−５、Ｃ２−４、Ｃ２−３、Ｃ３−６、Ｃ３−５、Ｃ３−４、Ｃ４−６、Ｃ４−５、およびＣ５−６アルキルを包含することが意図される。
「脂肪族」という用語は、アルキル、アルケニル、アルキニル、およびカルボシクリル（ｃａｒｂｏｃｙｃｌｉｃ）基を指す。同様に、「ヘテロ脂肪族」という用語は、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、および複素環式基を指す。
「アルキル」という用語は、１〜１０個の炭素原子を有する直鎖または分岐した飽和炭化水素基のラジカル（「Ｃ１−１０アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜９個の炭素原子を有する（「Ｃ１−９アルキル」）。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜８個の炭素原子を有する（「Ｃ１−８アルキル」）。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜７個の炭素原子を有する（「Ｃ１−７アルキル」）。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜６個の炭素原子を有する（「Ｃ１−６アルキル」）。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜５個の炭素原子を有する（「Ｃ１−５アルキル」）。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜４個の炭素原子を有する（「Ｃ１−４アルキル」）。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜３個の炭素原子を有する（「Ｃ１−３アルキル」）。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜２個の炭素原子を有する（「Ｃ１−２アルキル」）。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１個の炭素原子を有する（「Ｃ１アルキル」）。いくつかの実施形態において、アルキル基は、２〜６個の炭素原子を有する（「Ｃ２−６アルキル」）。Ｃ１−６アルキル基の例としては、メチル（Ｃ１）、エチル（Ｃ２）、プロピル（Ｃ３）（例えばｎ−プロピル、イソプロピル）、ブチル（Ｃ４）（例えば、ｎ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル）、ペンチル（Ｃ５）（例えば、ｎ−ペンチル、３−ペンタニル、アミル、ネオペンチル、３−メチル−２−ブタニル、第三級アミル）、およびヘキシル（Ｃ６）（例えばｎ−ヘキシル）が含まれる。アルキル基のさらなる例には、ｎ−ヘプチル（Ｃ７）、ｎ−オクチル（Ｃ８）などが含まれる。特に明記しない限り、アルキル基の各例は、独立して非置換である（「非置換アルキル」）か、または１以上の置換基（例えば、Ｆなどのハロゲン）で置換されている（「置換アルキル」）。特定の実施形態において、アルキル基は、非置換Ｃ１−１０アルキル（例えば、非置換Ｃ１−６アルキル、例えば、−ＣＨ３（Ｍｅ）、非置換エチル（Ｅｔ）、非置換プロピル（Ｐｒ、例えば、非置換ｎ−プロピル（ｎ−Ｐｒ））、非置換イソプロピル（ｉ−Ｐｒ））、非置換ブチル（Ｂｕ、例えば、非置換ｎ−ブチル（ｎ−Ｂｕ）、非置換ｔｅｒｔ−ブチル（ｔｅｒｔ−Ｂｕまたはｔ−Ｂｕ）、非置換ｓｅｃ−ブチル（ｓｅｃ−Ｂｕ）、非置換イソブチル（ｉ−Ｂｕ））である。特定の実施形態において、アルキル基は、置換されたＣ１−１０アルキル（例えば、置換されたＣ１−６アルキル、例えば、−ＣＦ３、Ｂｎ）である。
「ハロアルキル」という用語は、置換アルキル基であり、水素原子の１つまたは複数が、ハロゲン、例えば、フルオロ、ブロモ、クロロ、またはヨードによって独立して置換されている。いくつかの実施形態において、ハロアルキル部分は、１〜８個の炭素原子を有する（「Ｃ１−８ハロアルキル」）。いくつかの実施形態において、ハロアルキル部分は、１〜６個の炭素原子を有する（「Ｃ１−６ハロアルキル」）。いくつかの実施形態において、ハロアルキル部分は、１〜４個の炭素原子を有する（「Ｃ１−４ハロアルキル」）。いくつかの実施形態において、ハロアルキル部分は、１〜３個の炭素原子を有する（「Ｃ１−３ハロアルキル」）。いくつかの実施形態において、ハロアルキル部分は、１〜２個の炭素原子を有する（「Ｃ１−２ハロアルキル」）。ハロアルキル基の例には、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ３、−ＣＨ２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、−ＣＣｌ３、−ＣＦＣｌ２、−ＣＦ２Ｃｌなどが含まれる。
「ヘテロアルキル」という用語は、アルキル基を指し、同アルキル基は、酸素、窒素、または硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子（例えば、１、２、３、または４個のヘテロ原子）をその内部に（例えば、親鎖の隣接する炭素原子の間に挿入される）含む、および／または親鎖の１以上の末端位置にさらに含む。特定の実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１〜１０個の炭素原子および１以上のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１−１０アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１〜９個の炭素原子および１以上のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１−９アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１〜８個の炭素原子および１以上のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１−８アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１〜７個の炭素原子および１以上のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１−７アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１〜６個の炭素原子および１以上のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１−６アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１〜５個の炭素原子および１または２個のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１−５アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１〜４個の炭素原子および１または２個のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１−４アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１〜３個の炭素原子および１個のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１−３アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１〜２個の炭素原子および１個のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１−２アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に１個の炭素原子および１個のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ１アルキル」）を指す。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキル基は、親鎖内に２〜６個の炭素原子および１または２個のヘテロ原子を有する飽和基（「ヘテロＣ２−６アルキル」）を指す。特に明記しない限り、ヘテロアルキル基の各例は、独立して非置換である（「非置換ヘテロアルキル」）か、または１以上の置換基で置換されている（「置換ヘテロアルキル」）。特定の実施形態において、ヘテロアルキル基は、非置換のヘテロＣ１−１０アルキルである。特定の実施形態において、ヘテロアルキル基は、置換されたヘテロＣ１−１０アルキルである。
「アルケニル」という用語は、２〜１０個の炭素原子および１以上の炭素−炭素二重結合（例えば、１、２、３、または４個の二重結合）を有する直鎖または分岐した炭化水素基のラジカルを指す。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、２〜９個の炭素原子を有する（「Ｃ２−９アルケニル」）。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、２〜８個の炭素原子を有する（「Ｃ２−８アルケニル」）。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、２〜７個の炭素原子を有する（「Ｃ２−７アルケニル」）。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、２〜６個の炭素原子を有する（「Ｃ２−６アルケニル」）。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、２〜５個の炭素原子を有する（「Ｃ２−５アルケニル」）。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、２〜４個の炭素原子を有する（「Ｃ２−４アルケニル」）。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、２〜３個の炭素原子を有する（「Ｃ２−３アルケニル」）。いくつかの実施形態において、アルケニル基は、２個の炭素原子を有する（「Ｃ２アルケニル」）。１以上の炭素−炭素二重結合は、内部（２−ブテニルなど）にあってもよいし、または末端（１−ブテニルなど）にあってもよい。Ｃ２−４アルケニル基の例には、エテニル（Ｃ２）、１−プロペニル（Ｃ３）、２−プロペニル（Ｃ３）、１−ブテニル（Ｃ４）、２−ブテニル（Ｃ４）、ブタジエニル（Ｃ４）などが含まれる。Ｃ２−６アルケニル基の例には、前述のＣ２−４アルケニル基、ならびにペンテニル（Ｃ５）、ペンタジエニル（Ｃ５）、ヘキセニル（Ｃ６）などが含まれる。アルケニルのさらなる例には、ヘプテニル（Ｃ７）、オクテニル（Ｃ８）、オクタトリエニル（Ｃ８）などが含まれる。特に明記しない限り、アルケニル基の各例は、独立して非置換である（「非置換アルケニル」）か、または１以上の置換基で置換されている（「置換アルケニル」）。特定の実施形態において、アルケニル基は、非置換のＣ２−１０アルケニルである。特定の実施形態において、アルケニル基は、置換されたＣ２−１０アルケニルである。アルケニル基において、立体化学が特定されていないＣ＝Ｃ二重結合（例えば、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３または
Figure 2021530993
）は、（Ｅ）−または（Ｚ）−二重結合であり得る。
「ヘテロアルケニル」という用語は、アルケニル基を指し、同アルケニル基は、酸素、窒素、または硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子（例えば、１、２、３、または４個のヘテロ原子）をその内部に（例えば、親鎖の隣接する炭素原子の間に挿入される）含む、および／または親鎖の１以上の末端位置にさらに含む。特定の実施形態において、ヘテロアルケニル基は、親鎖内に２〜１０個の炭素原子、少なくとも１つの二重結合、および１以上のヘテロ原子を有する基を指す（「ヘテロＣ２−１０アルケニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルケニル基は、親鎖内に２〜９個の炭素原子、少なくとも１つの二重結合、および１以上のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−９アルケニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルケニル基は、親鎖内に２〜８個の炭素原子、少なくとも１つの二重結合、および１以上のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−８アルケニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルケニル基は、親鎖内に２〜７個の炭素原子、少なくとも１つの二重結合、および１以上のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−７アルケニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルケニル基は、親鎖内に２〜６個の炭素原子、少なくとも１つの二重結合、および１以上のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−６アルケニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルケニル基は、親鎖内に２〜５個の炭素原子、少なくとも１つの二重結合、および１個または２個のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−５アルケニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルケニル基は、親鎖内に２〜４個の炭素原子、少なくとも１つの二重結合、および１個または２個のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−４アルケニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルケニル基は、親鎖内に２〜３個の炭素原子、少なくとも１つの二重結合、および１個のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−３アルケニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルケニル基は、親鎖内に２〜６個の炭素原子、少なくとも１つの二重結合、および１個または２個のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−６アルケニル」）。特に明記しない限り、ヘテロアルケニル基の各例は、独立して非置換である（「非置換ヘテロアルケニル」）か、または１以上の置換基で置換されている（「置換ヘテロアルケニル」）。特定の実施形態において、ヘテロアルケニル基は、非置換のヘテロＣ２−１０アルケニルである。特定の実施形態において、ヘテロアルケニル基は、置換されたヘテロＣ２−１０アルケニルである。
「アルキニル」という用語は、２〜１０個の炭素原子および１以上の炭素−炭素三重結合（例えば、１、２、３、または４個の三重結合）を有する直鎖または分岐した炭化水素基のラジカルを指す（「Ｃ２−１０アルキニル」）。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、２〜９個の炭素原子を有する（「Ｃ２−９アルキニル」）。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、２〜８個の炭素原子を有する（「Ｃ２−８アルキニル」）。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、２〜７個の炭素原子を有する（「Ｃ２−７アルキニル」）。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、２〜６個の炭素原子を有する（「Ｃ２−６アルキニル」）。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、２〜５個の炭素原子を有する（「Ｃ２−５アルキニル」）。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、２〜４個の炭素原子を有する（「Ｃ２−４アルキニル」）。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、２〜３個の炭素原子を有する（「Ｃ２−３アルキニル」）。いくつかの実施形態において、アルキニル基は、２個の炭素原子を有する（「Ｃ２アルキニル」）。１以上の炭素−炭素三重結合は、内部（２−ブチニルなど）にあってもよいし、または末端（１−ブチニルなど）にあってもよい。Ｃ２−４アルキニル基の例には、限定されるものではないが、エチニル（Ｃ２）、１−プロピニル（Ｃ３）、２−プロピニル（Ｃ３）、１−ブチニル（Ｃ４）、２−ブチニル（Ｃ４）などが含まれる。Ｃ２−６アルケニル基の例には、前述のＣ２−４アルキニル基、ならびにペンチニル（Ｃ５）、ヘキシニル（Ｃ６）などが含まれる。アルキニルのさらなる例には、ヘプチニル（Ｃ７）、オクチニル（Ｃ８）などが含まれる。特に明記しない限り、アルキニル基の各例は、独立して非置換である（「非置換アルキニル」）か、または１以上の置換基で置換されている（「置換アルキニル」）。特定の実施形態において、アルキニル基は、非置換のＣ２−１０アルキニルである。特定の実施形態において、アルキニル基は、置換されたＣ２−１０アルキニルである。
「ヘテロアルキニル」という用語は、アルキニル基を指し、同アルキニル基は、酸素、窒素、または硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子（例えば、１、２、３、または４個のヘテロ原子）をその内部に（例えば、親鎖の隣接する炭素原子の間に挿入される）含む、および／または親鎖の１以上の末端位置にさらに含む。特定の実施形態において、ヘテロアルキニル基は、親鎖内に２〜１０個の炭素原子、少なくとも１つの三重結合、および１以上のヘテロ原子を有する基を指す（「ヘテロＣ２−１０アルキニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキニル基は、親鎖内に２〜９個の炭素原子、少なくとも１つの三重結合、および１以上のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−９アルキニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキニル基は、親鎖内に２〜８個の炭素原子、少なくとも１つの三重結合、および１以上のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−８アルキニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキニル基は、親鎖内に２〜７個の炭素原子、少なくとも１つの三重結合、および１以上のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−７アルキニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキニル基は、親鎖内に２〜６個の炭素原子、少なくとも１つの三重結合、および１以上のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−６アルキニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキニル基は、親鎖内に２〜５個の炭素原子、少なくとも１つの三重結合、および１個または２個のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−５アルキニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキニル基は、親鎖内に２〜４個の炭素原子、少なくとも１つの三重結合、および１個または２個のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−４アルキニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキニル基は、親鎖内に２〜３個の炭素原子、少なくとも１つの三重結合、および１個のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−３アルキニル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアルキニル基は、親鎖内に２〜６個の炭素原子、少なくとも１つの三重結合、および１個または２個のヘテロ原子を有する（「ヘテロＣ２−６アルキニル」）。特に明記しない限り、ヘテロアルキニル基の各例は、独立して非置換である（「非置換ヘテロアルキニル」）か、または１以上の置換基で置換されている（「置換ヘテロアルキニル」）。特定の実施形態において、ヘテロアルキニル基は、非置換のヘテロＣ２−１０アルキニルである。特定の実施形態において、ヘテロアルキニル基は、置換されたヘテロＣ２−１０アルキニルである。
「カルボシクリル（ｃａｒｂｏｃｙｃｌｙｌ）」または「炭素環式の（ｃａｒｂｏｃｙｃｌｉｃ）」という用語は、３〜１４個の環炭素原子（「Ｃ３−１４カルボシクリル」）を有し、非芳香族環系においてヘテロ原子がゼロである非芳香族環状炭化水素基のラジカルを指す。いくつかの実施形態において、カルボシクリル基は、３〜１０個の環炭素原子を有する（「Ｃ３−１０カルボシクリル」）。いくつかの実施形態において、カルボシクリル基は、３〜８個の環炭素原子を有する（「Ｃ３−８カルボシクリル」）。いくつかの実施形態において、カルボシクリル基は、３〜７個の環炭素原子を有する（「Ｃ３−７カルボシクリル」）。いくつかの実施形態において、カルボシクリル基は、３〜６個の環炭素原子を有する（「Ｃ３−６カルボシクリル」）。いくつかの実施形態において、カルボシクリル基は、４〜６個の環炭素原子を有する（「Ｃ４−６カルボシクリル」）。いくつかの実施形態において、カルボシクリル基は、５〜６個の環炭素原子を有する（「Ｃ５−６カルボシクリル」）。いくつかの実施形態において、カルボシクリル基は、５〜１０個の環炭素原子を有する（「Ｃ５−１０カルボシクリル」）。例示的なＣ３−６カルボシクリル基には、限定されるものではないが、シクロプロピル（Ｃ３）、シクロプロペニル（Ｃ３）、シクロブチル（Ｃ４）、シクロブテニル（Ｃ４）、シクロペンチル（Ｃ５）、シクロペンテニル（Ｃ５）、シクロヘキシル（Ｃ６）、シクロヘキセニル（Ｃ６）、シクロヘキサジエニル（Ｃ６）などが含まれる。例示的なＣ３−８カルボシクリル基には、限定されるものではないが、前述のＣ３−６カルボシクリル基、ならびにシクロヘプチル（Ｃ７）、シクロヘプテニル（Ｃ７）、シクロヘプタジエニル（Ｃ７）、シクロヘプタトリエニル（Ｃ７）、シクロオクチル（Ｃ８）、シクロオクテニル（Ｃ８）ビシクロ［２．２．１］ヘプタニル（Ｃ７）、ビシクロ［２．２．２］オクタニル（Ｃ８）など、が含まれる。例示的なＣ３−１０カルボシクリル基には、限定されるものではないが、前述のＣ３−８カルボシクリル基、ならびにシクロノニル（Ｃ９）、シクロノネニル（Ｃ９）、シクロデシル（Ｃ１０）、シクロデセニル（Ｃ１０）、オクタヒドロ−１Ｈ−インデニル（Ｃ９）、デカヒドロナフタレニル（Ｃ１０）、スピロ［４．５］デカニル（Ｃ１０）など、が含まれる。前述の例が示すように、特定の実施形態において、カルボシクリル基は単環式（「単環炭素環」）または多環式（例えば、二環系（「二環性カルボシクリル」）または三環系（「三環カルボシクリル」）のような縮合、架橋またはスピロ環系を含む）のいずれかであり、飽和していてもよく、または１以上の炭素−炭素二重結合または三重結合を含んでいてもよい。「カルボシクリル」はまた、上記で定義したカルボシクリル環が、結合点がカルボシクリル環上にある１以上のアリールまたはヘテロアリール基と縮合している環系を含み、そのような場合、炭素の数は、炭素環系における炭素の数を示し続ける。特に明記しない限り、カルボシクリル基の各例は、独立して非置換である（「非置換カルボシクリル」）、または１以上の置換基で置換されている（「置換カルボシクリル」）。特定の実施形態において、カルボシクリル基は、非置換のＣ３−１４カルボシクリルである。特定の実施形態において、カルボシクリル基は、置換されたＣ３−１４カルボシクリルである。
いくつかの実施形態において、「カルボシクリル」は、３〜１４個の環炭素原子を有する単環式の飽和カルボシクリル基（「Ｃ３−１４シクロアルキル」）である。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は、３〜１０個の環炭素原子を有する（「Ｃ３−１０シクロアルキル」）。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は、３〜８個の環炭素原子を有する（「Ｃ３−８シクロアルキル」）。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は、３〜６個の環炭素原子を有する（「Ｃ３−６シクロアルキル」）。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は、４〜６個の環炭素原子を有する（「Ｃ４−６シクロアルキル」）。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は、５〜６個の環炭素原子を有する（「Ｃ５−６シクロアルキル」）。いくつかの実施形態において、シクロアルキル基は、５〜１０個の環炭素原子を有する（「Ｃ５−１０シクロアルキル」）。Ｃ５−６シクロアルキル基の例には、シクロペンチル（Ｃ５）およびシクロヘキシル（Ｃ５）が含まれる。Ｃ３−６シクロアルキル基の例には、前述のＣ５−６シクロアルキル基、ならびにシクロプロピル（Ｃ３）およびシクロブチル（Ｃ４）が含まれる。Ｃ３−８シクロアルキル基の例には、前述のＣ３−６シクロアルキル基、ならびにシクロヘプチル（Ｃ７）およびシクロオクチル（Ｃ８）が含まれる。特に明記しない限り、シクロアルキル基の各実例は、独立して非置換である（「非置換シクロアルキル」）または１以上の置換基で置換されている（「置換シクロアルキル」）。特定の実施形態において、シクロアルキル基は、非置換のＣ３−１４シクロアルキルである。特定の実施形態において、シクロアルキル基は、置換されたＣ３−１４シクロアルキルである。
「ヘテロシクリル（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｙｌ）」または「複素環式（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ）」という用語は、環炭素原子および１〜４個の環ヘテロ原子を有する３〜１４員の非芳香族環系のラジカルを指し、各ヘテロ原子は、窒素、酸素、および硫黄から独立して選択される（「３〜１４員のヘテロシクリル」）。１以上の窒素原子を含むヘテロシクリル基では、結合点は、原子価が許す限り、炭素または窒素原子であり得る。ヘテロシクリル基は、単環式（「単環ヘテロシクリル」）または多環式（例えば、二環系（「二環式ヘテロシクリル」）または三環系（「三環式ヘテロシクリル」）のような縮合、架橋またはスピロ環系）のいずれかであり得、飽和され得るか、または１以上の炭素−炭素二重結合または三重結合を含み得る。ヘテロシクリル多環式環系は、一方または両方の環に１以上のヘテロ原子を含むことができる。「ヘテロシクリル」はまた、上記で定義されたヘテロシクリル環が１以上のカルボシクリル基と縮合し、その結合点がカルボシクリル環またはヘテロシクリル環上のいずれかである環系、または上記で定義されたヘテロシクリル環が１以上のアリール基またはヘテロアリール基と縮合し、その結合点がヘテロシクリル環上にある環系を含み、そのような場合、環員の数はヘテロシクリル環系における環員の数を示し続ける。特に明記しない限り、ヘテロシクリルの各例は、独立して非置換である（「非置換ヘテロシクリル」）または１以上の置換基で置換されている（「置換ヘテロシクリル」）。特定の実施形態において、ヘテロシクリル基は、非置換のＣ３−１４員のヘテロシクリルである。特定の実施形態において、ヘテロシクリル基は、置換されたＣ３−１４員のヘテロシクリルである。
いくつかの実施形態において、ヘテロシクリル基は、環炭素原子および１〜４個の環ヘテロ原子を有する５〜１０員の非芳香族環系であり、各ヘテロ原子は、窒素、酸素および硫黄から独立して選択される（「５〜１０員ヘテロシクリル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロシクリル基は、環炭素原子および１〜４個の環ヘテロ原子を有する５〜８員の非芳香族環系であり、各ヘテロ原子は、窒素、酸素および硫黄から独立して選択される（「５〜８員ヘテロシクリル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロシクリル基は、環炭素原子および１〜４個の環ヘテロ原子を有する５〜６員の非芳香族環系であり、各ヘテロ原子は、窒素、酸素および硫黄から独立して選択される（「５〜６員ヘテロシクリル」）。いくつかの実施形態において、５〜６員のヘテロシクリルは、窒素、酸素、および硫黄から選択される１〜３個の環ヘテロ原子を有する。いくつかの実施形態において、５〜６員のヘテロシクリルは、窒素、酸素、および硫黄から選択される１〜２個の環ヘテロ原子を有する。いくつかの実施形態において、５〜６員のヘテロシクリルは、窒素、酸素、および硫黄から選択される１個の環ヘテロ原子を有する。
１つのヘテロ原子を含む例示的な３員（３−ｍｅｍｂｅｒｅｄ）ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、アジルジニル、オキシラニル、およびチイラニルが含まれる。１つのヘテロ原子を含む例示的な４員ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、アゼチジニル、オキセタニル、およびチエタニルが含まれる。１つのヘテロ原子を含む例示的な５員ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、テトラヒドロフラニル、ジヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、ジヒドロチオフェニル、ピロリジニル、ジヒドロピロリル、およびピロリル−２，５−ジオンが含まれる。２つのヘテロ原子を含む例示的な５員ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、ジオキソラニル、オキサチオラニルおよびジチオラニルが含まれる。３つのヘテロ原子を含む例示的な５員ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、トリアゾリニル、オキサジアゾリニル、およびチアジアゾリニルが含まれる。１つのヘテロ原子を含む例示的な６員ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、ピペリジニル、テトラヒドロピラニル、ジヒドロピリジニル、およびチアニルが含まれる。２つのヘテロ原子を含む例示的な６員ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、ピペラジニル、モルホリニル、ジチアニル、およびジオキサニルが含まれる。３つのヘテロ原子を含む例示的な６員ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、トリアジニルが含まれる。１つのヘテロ原子を含む例示的な７員ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、アゼパニル、オキセパニルおよびチエパニルが含まれる。１つのヘテロ原子を含む例示的な８員ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、アゾカニル、オキセカニルおよびチオカニルが含まれる。例示的な二環式ヘテロシクリル基には、限定されるものではないが、インドリニル、イソインドリニル、ジヒドロベンゾフラニル、ジヒドロベンゾチエニル、テトラヒドロベンゾチエニル、テトラヒドロベンゾフラニル、テトラヒドロインドリル、テトラヒドロキノリニル、テトラヒドロイソキノリニル、デカヒドロキノリニル、デカヒドロイソキノリニル、オクタヒドロクロメニル、オクタヒドロイソクロメニル、デカヒドロナフチリジニル、デカヒドロ−１、８−ナフチリジニル、オクタヒドロピロロ［３，２−ｂ］ピロール、インドリニル、フタルイミジル、ナフタルイミジル、クロマニル、クロメニル、１Ｈ−ベンゾ［ｅ］［１，４］ジアゼピニル、１，４，５，７−テトラヒドロピラノ［３，４−ｂ］ピロリル、５，６−ジヒドロ−４Ｈ−フロ［３，２−ｂ］ピロリル、６，７−ジヒドロ−５Ｈ−フロ［３，２−ｂ］ピラニル、５，７−ジヒドロ−４Ｈ−チエノ［２，３−ｃ］ピラニル、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ピロロ［２，３−ｂ］ピリジニル、２，３−ジヒドロフロ［２，３−ｂ］ピリジニル、４，５，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ−ピロロ［２，３−ｂ］ピリジニル、４，５，６，７−テトラヒドロフロ［３，２−ｃ］ピリジニル、４，５，６，７−テトラヒドロチエノ［３，２−ｂ］ピリジニル、１，２，３，４−テトラヒドロ−１，６−ナフチリジニルなど、が含まれる。
「アリール」という用語は、単環式または多環式（例えば、二環式または三環式）４ｎ＋２芳香族環系（例えば、６個、１０個、または１４個のπ電子を環状アレイ（ｃｙｃｌｉｃ ａｒｒａｙ）で共有している）のラジカルであって、６〜１４個の環炭素原子を有し、芳香族環系においてヘテロ原子はゼロであるラジカルを指す（「Ｃ６−１４アリール」）。いくつかの実施形態において、アリール基は、６個の環炭素原子を有する（「Ｃ６アリール」；例えば、フェニル）。いくつかの実施形態において、アリール基は、１０個の環炭素原子を有する（「Ｃ１０アリール」；例えば、１−ナフチルおよび２−ナフチル）。いくつかの実施形態において、アリール基は、１４個の環炭素原子を有する（「Ｃ１４アリール」；例えば、アントラシル）。「アリール」はまた、上記で定義したアリール環が、ラジカルまたは結合点がアリール環上にある１以上のカルボシクリルまたはヘテロシクリル基と縮合している環系を含み、そのような場合、炭素原子の数は、アリール環系における炭素の数を示し続ける。特に明記しない限り、アリールル基の各例は、独立して非置換である（「非置換アリール」）か、または１以上の置換基で置換されている（「置換アリール」）。特定の実施形態において、アリール基は、非置換のＣ６−１４アリールである。特定の実施形態において、アリール基は、置換されたＣ６−１４アリールである。
「ヘテロアリール」という用語は、芳香族環系に提供される環炭素原子および１〜４個の環ヘテロ原子を有する５〜１４員の単環式または多環式（例えば、二環式、三環式）４ｎ＋２芳香族環系（例えば、６個、１０個、または１４個のπ電子を環状アレイで共有している）のラジカルを指し、各ヘテロ原子は、窒素、酸素および硫黄から独立して選択される（「５〜１４員ヘテロアリール」）。１以上の窒素原子を含むヘテロアリール基では、結合点は、原子価が許す限り、炭素または窒素原子であり得る。ヘテロアリール多環式環系は、一方または両方の環に１以上のヘテロ原子を含むことができる。「ヘテロアリール」は、上記で定義したヘテロアリール環が、結合点がヘテロアリール環上にある１以上のカルボシクリルまたはヘテロシクリル基と縮合している環系を含み、そのような場合、環メンバー（ｒｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒｓ）の数は、ヘテロアリール環系における環メンバーの数を示し続ける。「ヘテロアリール」はまた、上記で定義したヘテロアリール環が、結合点がアリールまたはヘテロアリール環上のいずれかにある１以上のアリール基と縮合している環系を含み、そのような場合、環メンバーの数は縮合多環（アリール／ヘテロアリール）環系における環メンバーの数を指定する。１つの環がヘテロ原子を含有しない（例えば、インドリル、キノリニル、カルバゾリルなど）多環ヘテロアリール基であって、結合点はいずれかの環、例えば、ヘテロ原子を有する環（例えば、２−インドリル）またはヘテロ原子を含有しない環（例えば、５−インドリル）上にあり得る。
いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、５〜１０員の芳香族環系であって、同芳香族環系に環炭素原子および１〜４個の環ヘテロ原子を有する５〜１０員の芳香族環系であり、各ヘテロ原子は、窒素、酸素および硫黄から独立して選択される（「５〜１０員ヘテロアリール」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、５〜８員の芳香族環系であって、同芳香族環系に環炭素原子および１〜４個の環ヘテロ原子を有する５〜８員の芳香族環系であり、各ヘテロ原子は、窒素、酸素および硫黄から独立して選択される（「５〜８員ヘテロアリール」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、５〜６員の芳香族環系であって、同芳香族環系に環炭素原子および１〜４個の環ヘテロ原子を有する５〜６員の芳香族環系であり、各ヘテロ原子は、窒素、酸素および硫黄から独立して選択される（「５〜６員ヘテロアリール」）。いくつかの実施形態において、５〜６員のヘテロアリールは、窒素、酸素、および硫黄から選択される１〜３個の環ヘテロ原子を有する。いくつかの実施形態において、５〜６員のヘテロアリールは、窒素、酸素、および硫黄から選択される１〜２個の環ヘテロ原子を有する。いくつかの実施形態において、５〜６員のヘテロアリールは、窒素、酸素、および硫黄から選択される１個の環ヘテロ原子を有する。特に明記しない限り、ヘテロアリール基の各例は、独立して、非置換である（「非置換ヘテロアリール」）または１以上の置換基で置換されている（「置換シクロアリール」）。特定の実施形態において、ヘテロアリール基は、非置換の５〜１４員のヘテロアリールである。特定の実施形態において、ヘテロアリール基は、置換された５〜１４員のヘテロアリールである。
１つのヘテロ原子を含む例示的な５員ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、ピロリル、フラニル、およびチオフェニルが含まれる。２つのヘテロ原子を含む例示的な５員ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、チアゾリル、およびイソチアゾリルが含まれる。３つのヘテロ原子を含む例示的な５員ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、トリアゾリル、オキサジアゾリル、およびチアジアゾリルが含まれる。４つのヘテロ原子を含む例示的な５員ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、テトラゾリルが含まれる。１つのヘテロ原子を含む例示的な６員ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、ピリジニルが含まれる。２つのヘテロ原子を含む例示的な６員ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、ピリダジニル、ピリミジニル、およびピラジニルが含まれる。３または４個のヘテロ原子を含む例示的な６員ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、それぞれ、トリアジニルおよびテトラジニルが含まれる。１つのヘテロ原子を含む例示的な７員ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、アゼピニル、オキセピニル、およびチエピニルが含まれる。例示的な５，６−二環式ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、インドリル、イソインドリル、インダゾリル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾチオフェニル、ベンゾフラニル、ベンゾイソフラニル、ベンズイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンズイソオキサゾリル、ベンゾキサジアゾリル、ベンズチアゾリル、ベンズイソチアゾリル、ベンズチアジアゾリル、インドリジニル、およびプリニルが含まれる。例示的な６，６−二環式ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、ナフチリジニル、プテリジニル、キノリニル、イソキノリニル、シンノリニル、キノキサリニル、フタラジニル、およびキナゾリニルが含まれる。例示的な三環系ヘテロアリール基には、限定されるものではないが、フェナントリジニル、ジベンゾフラニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノチアジニル、フェノキサジニル、およびフェナジニルが含まれる。
「不飽和結合」という用語は、二重結合または三重結合を指す。
「不飽和」または「部分的に不飽和」という用語は、少なくとも１つの二重結合または三重結合を含む部分を指す。
「飽和」という用語は、二重結合または三重結合を含まない部分を指し、すなわち、その部分は単結合のみを含む。
接尾語「−エン（ｅｎｅ）」を基に付加することは、その基が二価部分であることを示し、例えば、アルキレンはアルキルの二価部分であり、アルケニレンはアルケニルの二価部分であり、アルキニレンはアルキニルの二価部分であり、ヘテロアルキレンはヘテロアルキルの二価部分であり、ヘテロアルケニレンはヘテロアルケニルの二価部分であり、ヘテロアルキニレンはヘテロアルキニルの二価部分であり、カルボシクリレンはカルボシクリルの二価部分であり、ヘテロシクリレンはヘテロシクリルの二価部分であり、アリーレンはアリールの二価部分であり、ヘテロアリーレンはヘテロアリールの二価部分である。
特に明記されていない限り、基は任意に置換されている。「任意に置換された（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ）」という用語は、置換されているか、または非置換であることを指す。特定の実施形態において、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アリール、およびヘテロアリール基は、任意に置換される。「任意に置換された」は、置換されていても、非置換であってもよい基を指す（例えば、「置換された」または「非置換の」アルキル、「置換された」または「非置換の」アルケニル、「置換された」または「非置換の」アルキニル、「置換された」または「非置換の」ヘテロアルキル、「置換された」または「非置換の」ヘテロアルケニル、「置換された」または「非置換の」ヘテロアルキニル、「置換された」または「非置換の」カルボシクリル、「置換された」または「非置換の」ヘテロシクリル、「置換された」または「非置換の」アリールまたは「置換された」または「非置換の」ヘテロアリール基）。一般に、「置換された（ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ）」という用語は、基上に存在する少なくとも１つの水素が、許容される置換基、例えば、置換により、安定な化合物、例えば、転位、環化、脱離、または他の反応による変換を自発的に受けない化合物を生じる置換基で置換されることを意味する。特に明記しない限り、「置換された」基は、基の１以上の置換可能な位置に置換基を有し、任意の所与の構造の複数の位置が置換される場合、置換基は各位置で同じまたは異なるかのいずれかである。「置換された」という用語は、有機化合物のすべての許容される置換基による置換を含むと考えられ、安定な化合物の形成をもたらす本明細書に記載の置換基のいずれかを含む。本発明は、安定な化合物に到達するために、そのようなあらゆる組み合わせを企図している。本発明の目的のために、窒素のようなヘテロ原子は、ヘテロ原子の原子価を満たし、安定な部分の形成をもたらす、本明細書に記載されている水素置換基および／または任意の適切な置換基を有し得る。本発明は、本明細書に記載の例示的な置換基によっていかなる方法でも限定されることを意図するものではない。
例示的な炭素原子置換基としては、限定されるものではないが、ハロゲン、−ＣＮ，−ＮＯ２、−Ｎ３、−ＳＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＯＨ、−ＯＲａａ、−ＯＮ（Ｒｂｂ）２、−Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｎ（Ｒｂｂ）３ ＋Ｘ−、−Ｎ（ＯＲｃｃ）Ｒｂｂ、−ＳＨ、−ＳＲａａ、−ＳＳＲｃｃ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＣＯ２Ｈ、−ＣＨＯ、−Ｃ（ＯＲｃｃ）３、−ＣＯ２Ｒａａ、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＯＣＯ２Ｒａａ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＮＲｂｂＣ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＮＲｂｂＣＯ２Ｒａａ、−ＮＲｂｂＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）Ｒａａ、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）ＯＲａａ、−ＯＣ（＝ＮＲｂｂ）Ｒａａ、−ＯＣ（＝ＮＲｂｂ）ＯＲａａ、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＯＣ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＮＲｂｂＣ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲｂｂＳＯ２Ｒａａ、−ＮＲｂｂＳＯ２Ｒａａ、−ＳＯ２Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＳＯ２Ｒａａ、−ＳＯ２ＯＲａａ、−ＯＳＯ２Ｒａａ、−Ｓ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＯＳ（＝Ｏ）Ｒａａ、−Ｓｉ（Ｒａａ）３、−ＯＳｉ（Ｒａａ）３、−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｃ（＝Ｏ）ＳＲａａ、−Ｃ（＝Ｓ）ＳＲａａ、−ＳＣ（＝Ｓ）ＳＲａａ、−ＳＣ（＝Ｏ）ＳＲａａ、−ＯＣ（＝Ｏ）ＳＲａａ、−ＳＣ（＝Ｏ）ＯＲａａ、−ＳＣ（＝Ｏ）Ｒａａ、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｒａａ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（Ｒａａ）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｎ（Ｒｂｂ）２）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（Ｎ（Ｒｂｂ）２）２、−ＮＲｂｂＰ（＝Ｏ）（Ｒａａ）２、−ＮＲｂｂＰ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、−ＮＲｂｂＰ（＝Ｏ）（Ｎ（Ｒｂｂ）２）２、−Ｐ（Ｒｃｃ）２、−Ｐ（ＯＲｃｃ）２、−Ｐ（Ｒｃｃ）３ ＋Ｘ−、−Ｐ（ＯＲｃｃ）３ ＋Ｘ−、−Ｐ（Ｒｃｃ）４、−Ｐ（ＯＲｃｃ）４、−ＯＰ（Ｒｃｃ）２、−ＯＰ（Ｒｃｃ）３ ＋Ｘ−、−ＯＰ（ＯＲｃｃ）２、−ＯＰ（ＯＲｃｃ）３ ＋Ｘ−、−ＯＰ（Ｒｃｃ）４、−ＯＰ（ＯＲｃｃ）４、−Ｂ（Ｒａａ）２、−Ｂ（ＯＲｃｃ）２、−ＢＲａａ（ＯＲｃｃ）、Ｃ１−１０アルキル、Ｃ１−１０ペルハロアルキル、Ｃ２−１０アルケニル、Ｃ２−１０アルキニル、ヘテロＣ１−１０アルキル、ヘテロＣ２−１０アルケニル、ヘテロＣ２−１０アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、３〜１４員のヘテロシクリル、Ｃ６−１４アリール、および５〜１４員のヘテロアリール、が含まれ、ここで、各アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アリール、およびヘテロアリールは、独立して、０、１、２、３、４、または５個のＲｄｄ基で置換され；ここで、Ｘ−は対イオンであるか；
または炭素原子上の２個のジェミナル水素は＝Ｏ、＝Ｓ、＝ＮＮ（Ｒｂｂ）２、＝ＮＮＲｂｂＣ（＝Ｏ）Ｒａａ、＝ＮＮＲｂｂＣ（＝Ｏ）ＯＲａａ、＝ＮＮＲｂｂＳ（＝Ｏ）２Ｒａａ、＝ＮＲｂｂ、もしくは＝ＮＯＲｃｃ基と置換され；
Ｒａａの各例は、独立して、Ｃ１−１０アルキル、Ｃ１−１０ペルハロアルキル、Ｃ２−１０アルケニル、Ｃ２−１０アルキニル、ヘテロＣ１−１０アルキル、ヘテロＣ２−１０アルケニル、ヘテロＣ２−１０アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、３〜１４員ヘテロシクリル、Ｃ６−１４アリール、および５〜１４員ヘテロアリールから選択されるか、または２つのＲａａ基が結合して３〜１４員ヘテロシクリルまたは５〜１４員ヘテロアリール環を形成し、ここで各アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アリール、またはヘテロアリールが独立して０、１、２、３、４または５個のＲｄｄ基で置換されており；
Ｒｂｂの各例は、水素、−ＯＨ、−ＯＲａａ、−Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＣＮ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒａａ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＣＯ２Ｒａａ、−ＳＯ２Ｒａａ、−Ｃ（＝ＮＲｃｃ）ＯＲａａ、−Ｃ（＝ＮＲｃｃ）Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＳＯ２Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＳＯ２Ｒｃｃ、−ＳＯ２ＯＲｃｃ、−ＳＯＲａａ、−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｒｃｃ）２、−Ｃ（＝Ｏ）ＳＲｃｃ、−Ｃ（＝Ｓ）ＳＲｃｃ、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｎ（Ｒｃｃ）２）２、Ｃ１−１０アルキル、Ｃ１−１０ペルハロアルキル、Ｃ２−１０アルケニル、Ｃ２−１０アルキニル、ヘテロＣ１−１０アルキル、ヘテロＣ２−１０アルケニル、ヘテロＣ２−１０アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、３〜１４員ヘテロシクリル、Ｃ６−１４アリール、および５〜１４員ヘテロアリールから選択されるか、または２つのＲｂｂ基が結合して３〜１４員ヘテロシクリルまたは５〜１４員ヘテロアリール環を形成し、ここで各アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アリール、およびヘテロアリールは独立して０、１、２、３、４または５個のＲｄｄ基で置換されており；ここで、Ｘ−は対イオンであり；
Ｒｃｃの各例は、独立して、水素、Ｃ１−１０アルキル、Ｃ１−１０ペルハロアルキル、Ｃ２−１０アルケニル、Ｃ２−１０アルキニル、ヘテロＣ１−１０アルキル、ヘテロＣ２−１０アルケニル、ヘテロＣ２−１０アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、３〜１４員ヘテロシクリル、Ｃ６−１４アリール、および５〜１４員ヘテロアリールから選択されるか、または２つのＲｃｃ基が結合して３〜１４員ヘテロシクリルまたは５〜１４員ヘテロアリール環を形成し、ここで各アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アリール、またはヘテロアリールが独立して０、１、２、３、４または５個のＲｄｄ基で置換されており；
Ｒｄｄの各例は、独立して、ハロゲン、−ＣＮ、−ＮＯ２、−Ｎ３、−ＳＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＯＨ、−ＯＲｅｅ、−ＯＮ（Ｒｆｆ）２、−Ｎ（Ｒｆｆ）２、−Ｎ（Ｒｆｆ）３＋Ｘ−、−Ｎ（ＯＲｅｅ）Ｒｆｆ、−ＳＨ、−ＳＲｅｅ、−ＳＳＲｅｅ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒｅｅ、−ＣＯ２Ｈ、−ＣＯ２Ｒｅｅ、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒｅｅ、−ＯＣＯ２Ｒｅｅ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｆｆ）２、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｆｆ）２、−ＮＲｆｆＣ（＝Ｏ）Ｒｅｅ、−ＮＲｆｆＣＯ２Ｒｅｅ、−ＮＲｆｆＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｆｆ）２、−Ｃ（＝ＮＲｆｆ）ＯＲｅｅ、−ＯＣ（＝ＮＲｆｆ）Ｒｅｅ、−ＯＣ（＝ＮＲｆｆ）ＯＲｅｅ、−Ｃ（＝ＮＲｆｆ）Ｎ（Ｒｆｆ）２、−ＯＣ（＝ＮＲｆｆ）Ｎ（Ｒｆｆ）２、−ＮＲｆｆＣ（＝ＮＲｆｆ）Ｎ（Ｒｆｆ）２、−ＮＲｆｆＳＯ２Ｒｅｅ、−ＳＯ２Ｎ（Ｒｆｆ）２、−ＳＯ２Ｒｅｅ、−ＳＯ２ＯＲｅｅ、−ＯＳＯ２Ｒｅｅ、−Ｓ（＝Ｏ）Ｒｅｅ、−Ｓｉ（Ｒｅｅ）３、−ＯＳｉ（Ｒｅｅ）３、−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｒｆｆ）２、−Ｃ（＝Ｏ）ＳＲｅｅ、−Ｃ（＝Ｓ）ＳＲｅｅ、−ＳＣ（＝Ｓ）ＳＲｅｅ、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲｅｅ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｒｅｅ）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（Ｒｅｅ）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＲｅｅ）２、Ｃ１−６アルキル、Ｃ１−６ペルハロアルキル、Ｃ２−６アルケニル、Ｃ２−６アルキニル、ヘテロＣ１−６アルキル、ヘテロＣ２−６アルケニル、ヘテロＣ２−６アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、３〜１０員ヘテロシクリル、Ｃ６−１０アリール、５〜１０員ヘテロアリールから選択され、ここで、各アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アリール、およびヘテロアリールが独立して０、１、２、３、４または５個のＲｇｇ基で置換されているか、あるいは２個のジェミナルＲｄｄ置換基が結合して＝Ｏまたは＝Ｓを形成することができ；ここで、Ｘ−は対イオンであり；
Ｒｅｅの各例は、独立して、Ｃ１−６アルキル、Ｃ１−６ペルハロアルキル、Ｃ２−６アルケニル、Ｃ２−６アルキニル、ヘテロＣ１−６アルキル、ヘテロＣ２−６アルケニル、ヘテロＣ２−６アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、Ｃ６−１０アリール、３〜１０員ヘテロシクリル、および３〜１０員ヘテロアリールから選択され、ここで各アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アリール、またはヘテロアリールが独立して０、１、２、３、４または５個のＲｇｇ基で置換されており；
Ｒｆｆの各例は、独立して、水素、Ｃ１−６アルキル、Ｃ１−６ペルハロアルキル、Ｃ２−６アルケニル、Ｃ２−６アルキニル、ヘテロＣ１−６アルキル、ヘテロＣ２−６アルケニル、ヘテロＣ２−６アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、３〜１０員ヘテロシクリル、Ｃ６−１０アリール、および５〜１０員ヘテロアリールから選択されるか、または２つのＲｆｆ基が結合して３〜１０員ヘテロシクリルまたは５〜１０員ヘテロアリール環を形成し、ここで各アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アリール、またはヘテロアリールが独立して０、１、２、３、４または５個のＲｇｇ基で置換されており；かつ、
Ｒｇｇの各例は、独立して、ハロゲン、−ＣＮ、−ＮＯ２、−Ｎ３、−ＳＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＯＨ、−ＯＣ１−６アルキル、−ＯＮ（Ｃ１−６アルキル）２、−Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−Ｎ（Ｃ１−６アルキル）３ ＋Ｘ−、−ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）２ ＋Ｘ−、−ＮＨ２（Ｃ１−６アルキル）＋Ｘ−、−ＮＨ３ ＋Ｘ−、−Ｎ（ＯＣ１−６アルキル）（Ｃ１−６アルキル）、−Ｎ（ＯＨ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨ（ＯＨ）、−ＳＨ、−ＳＣ１−６アルキル、−ＳＳ（Ｃ１−６アルキル）、−Ｃ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＣＯ２Ｈ、−ＣＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ２、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨＣ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）、−Ｎ（Ｃ１−６アルキル）Ｃ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨＣＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ２、−Ｃ（＝ＮＨ）Ｏ（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣ（＝ＮＨ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣ（＝ＮＨ）ＯＣ１−６アルキル、−Ｃ（＝ＮＨ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−Ｃ（＝ＮＨ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−Ｃ（＝ＮＨ）ＮＨ２、−ＯＣ（＝ＮＨ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＯＣ（＝ＮＨ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣ（＝ＮＨ）ＮＨ２、−ＮＨＣ（＝ＮＨ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＮＨＣ（＝ＮＨ）ＮＨ２、−ＮＨＳＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＳＯ２Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＳＯ２ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−ＳＯ２ＮＨ２、−ＳＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＳＯ２Ｏ（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＳＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＳＯ（Ｃ１−６アルキル）、−Ｓｉ（Ｃ１−６アルキル）３、−ＯＳｉ（Ｃ１−６アルキル）３、−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、Ｃ（＝Ｓ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、Ｃ（＝Ｓ）ＮＨ２、−Ｃ（＝Ｏ）Ｓ（Ｃ１−６アルキル）、−Ｃ（＝Ｓ）ＳＣ１−６アルキル、−ＳＣ（＝Ｓ）ＳＣ１−６アルキル、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＣ１−６アルキル）２、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＣ１−６アルキル）２、Ｃ１−６アルキル、Ｃ１−６ペルハロアルキル、Ｃ２−６アルケニル、Ｃ２−６アルキニル、ヘテロＣ１−６アルキル、ヘテロＣ２−６アルケニル、ヘテロＣ２−６アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、Ｃ６−１０アリール、３〜１０員ヘテロシクリル、５〜１０員ヘテロアリール；または２つのジェミナルＲｇｇ基が結合して＝Ｏもしくは＝Ｓを形成することができるものであり、ここで、Ｘ−は対イオンである。
特定の実施形態において、炭素原子置換基には、ハロゲン、−ＣＮ、−ＮＯ２、−Ｎ３、−ＳＯ２Ｈ、−ＳＯ３Ｈ、−ＯＨ、−ＯＣ１−６アルキル、−ＯＮ（Ｃ１−６アルキル）２、−Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−Ｎ（Ｃ１−６アルキル）３ ＋Ｘ−、−ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）２ ＋Ｘ−、−ＮＨ２（Ｃ１−６アルキル）＋Ｘ−、−ＮＨ３ ＋Ｘ−、−Ｎ（ＯＣ１−６アルキル）（Ｃ１−６アルキル）、−Ｎ（ＯＨ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨ（ＯＨ）、−ＳＨ、−ＳＣ１−６アルキル、−ＳＳ（Ｃ１−６アルキル）、−Ｃ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＣＯ２Ｈ、−ＣＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ２、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨＣ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）、−Ｎ（Ｃ１−６アルキル）Ｃ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨＣＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨ２、−Ｃ（＝ＮＨ）Ｏ（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣ（＝ＮＨ）（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣ（＝ＮＨ）ＯＣ１−６アルキル、−Ｃ（＝ＮＨ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−Ｃ（＝ＮＨ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−Ｃ（＝ＮＨ）ＮＨ２、−ＯＣ（＝ＮＨ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＯＣ（＝ＮＨ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＣ（＝ＮＨ）ＮＨ２、−ＮＨＣ（＝ＮＨ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＮＨＣ（＝ＮＨ）ＮＨ２、−ＮＨＳＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＳＯ２Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、−ＳＯ２ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、−ＳＯ２ＮＨ２、−ＳＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＳＯ２Ｏ（Ｃ１−６アルキル）、−ＯＳＯ２（Ｃ１−６アルキル）、−ＳＯ（Ｃ１−６アルキル）、−Ｓｉ（Ｃ１−６アルキル）３、−ＯＳｉ（Ｃ１−６アルキル）３−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２、Ｃ（＝Ｓ）ＮＨ（Ｃ１−６アルキル）、Ｃ（＝Ｓ）ＮＨ２、−Ｃ（＝Ｏ）Ｓ（Ｃ１−６アルキル）、−Ｃ（＝Ｓ）ＳＣ１−６アルキル、−ＳＣ（＝Ｓ）ＳＣ１−６アルキル、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＣ１−６アルキル）２、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（Ｃ１−６アルキル）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＣ１−６アルキル）２、Ｃ１−６アルキル、Ｃ１−６ペルハロアルキル、Ｃ２−６アルケニル、Ｃ２−６アルキニル、ヘテロＣ１−６アルキル、ヘテロＣ２−６アルケニル、ヘテロＣ２−６アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、Ｃ６−１０アリール、３〜１０員ヘテロシクリル、５〜１０員ヘテロアリール；または２つのジェミナルＲｇｇ基が結合して＝Ｏもしくは＝Ｓを形成することができるもの、が含まれ、ここで、Ｘ−は対イオンである。
「ハロ」または「ハロゲン」という用語は、フッ素（フルオロ、−Ｆ）、塩素（クロロ、−Ｃｌ）、臭素（ブロモ、−Ｂｒ）、またはヨウ素（ヨード、−Ｉ）を指す。
「ヒドロキシル」または「ヒドロキシ」という用語は、−ＯＨ基を指す。「置換されたヒドロキシル」または「置換されたヒドロキシル」という用語は、拡大解釈すると、親分子に直接結合している酸素原子が水素以外の基で置換されているヒドロキシル基を指し、−ＯＲａａ、−ＯＮ（Ｒｂｂ）２、−ＯＣ（＝Ｏ）ＳＲａａ、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＯＣＯ２Ｒａａ、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＯＣ（＝ＮＲｂｂ）Ｒａａ、−ＯＣ（＝ＮＲｂｂ）ＯＲａａ、−ＯＣ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＯＳ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＯＳＯ２Ｒａａ、−ＯＳｉ（Ｒａａ）３、−ＯＰ（Ｒｃｃ）２、−ＯＰ（Ｒｃｃ）３ ＋Ｘ−、−ＯＰ（ＯＲｃｃ）２、−ＯＰ（ＯＲｃｃ）３ ＋Ｘ−、−ＯＰ（＝Ｏ）（Ｒａａ）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、および−ＯＰ（＝Ｏ）（Ｎ（Ｒｂｂ）２）２、から選択される基を含み、ここで、Ｘ−、Ｒａａ、ＲｂｂおよびＲｃｃは本明細書において定義されたとおりである。
「アミノ」という用語は、−ＮＨ２基を指す。「置換されたアミノ」という用語は、拡大解釈すると、一置換アミノ、二置換アミノ、または三置換アミノを指す。特定の実施形態において、「置換されたアミノ」は、一置換アミノまたは二置換アミノ基である。
「一置換アミノ」という用語は、親分子に直接結合している窒素原子が１つの水素および水素以外の１つの基で置換されているアミノ基を指し、−ＮＨ（Ｒｂｂ）、−ＮＨＣ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＮＨＣＯ２Ｒａａ、−ＮＨＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＮＨＣ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＮＨＳＯ２Ｒａａ、−ＮＨＰ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、および−ＮＨＰ（＝Ｏ）（Ｎ（Ｒｂｂ）２）２、から選択される基を含み、ここで、Ｒａａ、ＲｂｂおよびＲｃｃは本明細書において定義されたとおりであり、かつ−ＮＨ（Ｒｂｂ）基のＲｂｂは水素ではない。
「二置換アミノ」という用語は、親分子に直接結合している窒素原子が水素以外の２つの基で置換されているアミノ基を指し、−Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＮＲｂｂＣ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＮＲｂｂＣＯ２Ｒａａ、−ＮＲｂｂＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＮＲｂｂＣ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＮＲｂｂＳＯ２Ｒａａ、−ＮＲｂｂＰ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、および−ＮＲｂｂＰ（＝Ｏ）（Ｎ（Ｒｂｂ）２）２、から選択される基を含み、ここで、Ｒａａ、ＲｂｂおよびＲｃｃは本明細書において定義されたとおりであり、親分子に直接結合している窒素原子が水素で置換されていないことを条件とする。
「三置換アミノ」という用語は、親分子に直接結合している窒素原子が３つの基で置換されているアミノ基を指し、−Ｎ（Ｒｂｂ）３および−Ｎ（Ｒｂｂ）３ ＋Ｘ−から選択される基を含み、ここで、ＲｂｂおよびＸ−は本明細書で定義されているとおりである。
「スルホニル」という用語は、−ＳＯ２Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＳＯ２Ｒａａ、および−ＳＯ２ＯＲａａから選択される基を指し、ここで、ＲａａおよびＲｂｂは、本明細書で定義されるとおりである。
「スルフィニル」という用語は、−Ｓ（＝Ｏ）Ｒａａ基を指し、ここで、Ｒａａは、本明細書で定義されるとおりである。
「アシル」という用語は、以下の一般式を有する基を指す：−Ｃ（＝Ｏ）ＲＸ１、−Ｃ（＝Ｏ）ＯＲＸ１、−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）ＲＸ１、−Ｃ（＝Ｏ）ＳＲＸ１、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（ＲＸ１）２、−Ｃ（＝Ｓ）ＲＸ１、−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（ＲＸ１）２、−Ｃ（＝Ｓ）Ｏ（ＲＸ１）、−Ｃ（＝Ｓ）Ｓ（ＲＸ１）、−Ｃ（＝ＮＲＸ１）ＲＸ１、−Ｃ（＝ＮＲＸ１）ＯＲＸ１、−Ｃ（＝ＮＲＸ１）ＳＲＸ１、および−Ｃ（＝ＮＲＸ１）Ｎ（ＲＸ１）２、ここで、ＲＸ１は、水素；ハロゲン；置換または非置換のヒドロキシル；置換または非置換のチオール；置換または非置換のアミノ；置換または非置換のアシル、環状または非環状、置換または非置換、分岐または非分岐の脂肪族；環状または非環状、置換または非置換、分岐または非分岐のヘテロ脂肪族；環状または非環状、置換または非置換、分岐または非分岐のアルキル；環状または非環状、置換または非置換、分岐または非分岐のアルケニル；置換または非置換のアルキニル；置換または非置換のアリール、置換または非置換のヘテロアリール、脂肪族オキシ、ヘテロ脂肪族オキシ、アルキルオキシ、ヘテロアルキルオキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、脂肪族チオキシ、ヘテロ脂肪族チオキシ、アルキルチオキシ、ヘテロアルキルチオキシ、アリールチオキシ、ヘテロアリールチオキシ、モノ−またはジ−脂肪族アミノ、モノ−またはジ−ヘテロ脂肪族アミノ、モノ−またはジ−アルキルアミノ、モノ−またはジ−ヘテロアルキルアミノ、モノ−またはジ−アリールアミノ、またはモノ−またはジ−ヘテロアリールアミノ；または２つのＲＸ１基が一緒になって５〜６員の複素環を形成する。例示的なアシル基には、アルデヒド（−ＣＨＯ）、カルボン酸（−ＣＯ２Ｈ）、ケトン、ハロゲン化アシル、エステル、アミド、イミン、炭酸塩、カルバメート、および尿素が含まれる。アシル置換基としては、安定な部分（例えば、脂肪族、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロ脂肪族、複素環、アリール、ヘテロアリール、アシル、オキソ、イミノ、チオオキソ、シアノ、イソシアノ、アミノ、アジド、ニトロ、ヒドロキシル、チオール、ハロ、脂肪族アミノ、ヘテロ脂肪族アミノ、アルキルアミノ、ヘテロアルキルアミノ、アリールアミノ、ヘテロアリールアミノ、アルキルアリール、アリールアルキル、脂肪族オキシ、ヘテロ脂肪族オキシ、アルキルオキシ、ヘテロアルキルオキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、脂肪族チオキシ、ヘテロ脂肪族チオキシ、アルキルチオキシ、ヘテロアルキルチオキシ、アリールチオキシ、ヘテロアリールチオキシ、アシルオキシなどであり、これらの各々はさらに置換されていても置換されていなくてもよい）の形成をもたらす本明細書に記載されている置換基のいずれかが含まれるが、これらに限定されるものではない。
「カルボニル」という用語は、親分子に直接結合している炭素がｓｐ２ハイブリダイズし、酸素、窒素または硫黄原子で置換されている基、例えば、ケトン（例えば、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒａａ）、カルボン酸（例えば、−ＣＯ２Ｈ）、アルデヒド（−ＣＨＯ）、エステル（例えば、−ＣＯ２Ｒａａ、−Ｃ（＝Ｏ）ＳＲａａ、−Ｃ（＝Ｓ）ＳＲａａ）、アミド（例えば、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲｂｂＳＯ２Ｒａａ、−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｒｂｂ）２）、およびイミン（例えば、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）Ｒａａ，−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）ＯＲａａ）、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２）から選択される基、を指し、ここでＲａａおよびＲｂｂは本明細書に定義されるとおりである。
「シリル」という用語は、基−Ｓｉ（Ｒａａ）３を指し、ここで、Ｒａａは、本明細書で定義されているとおりである。
「オキソ」という用語は、基＝Ｏを指し、「チオオキソ」という用語は、基＝Ｓを指す。
窒素原子は、原子価が許す限り置換されていても非置換であってもよく、第１級、第２級、第３級、および第４級の窒素原子を含む。例示的な窒素原子置換基は、限定されるものではないが、水素、−ＯＨ、−ＯＲａａ、−Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＣＮ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒａａ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＣＯ２Ｒａａ、−ＳＯ２Ｒａａ、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）Ｒａａ、−Ｃ（＝ＮＲｃｃ）ＯＲａａ、−Ｃ（＝ＮＲｃｃ）Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＳＯ２Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＳＯ２Ｒｃｃ、−ＳＯ２ＯＲｃｃ、−ＳＯＲａａ、−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｒｃｃ）２、−Ｃ（＝Ｏ）ＳＲｃｃ、−Ｃ（＝Ｓ）ＳＲｃｃ、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｒａａ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｎ（Ｒｃｃ）２）２、Ｃ１−１０アルキル、Ｃ１−１０ペルハロアルキル、Ｃ２−１０アルケニル、Ｃ２−１０アルキニル、ヘテロＣ１−１０アルキル、ヘテロＣ２−１０アルケニル、ヘテロＣ２−１０アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、３〜１４員ヘテロシクリル、Ｃ６−１４アリール、および５〜１４員ヘテロアリール，あるいはＮ原子に結合した２つのＲｃｃ基が結合して３〜１４員ヘテロシクリルまたは５〜１４員ヘテロアリール環を形成するもの、を含み、ここで各アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アリール、およびヘテロアリールは独立して０、１、２、３、４または５個のＲｄｄ基で置換されており、ここでＲａａ、Ｒｂｂ、ＲｃｃおよびＲｄｄ基は上記に定義されたとおりである。
特定の実施形態において、窒素原子上に存在する置換基は、窒素保護基（本明細書では「アミノ保護基」とも称される）である。窒素保護基は、限定されるものではないが、−ＯＨ、−ＯＲａａ、−Ｎ（Ｒｃｃ）２、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＣＯ２Ｒａａ、−ＳＯ２Ｒａａ、−Ｃ（＝ＮＲｃｃ）Ｒａａ、−Ｃ（＝ＮＲｃｃ）ＯＲａａ、−Ｃ（＝ＮＲｃｃ）Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＳＯ２Ｎ（Ｒｃｃ）２、−ＳＯ２Ｒｃｃ、−ＳＯ２ＯＲｃｃ、−ＳＯＲａａ、−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｒｃｃ）２、−Ｃ（＝Ｏ）ＳＲｃｃ、−Ｃ（＝Ｓ）ＳＲｃｃ、Ｃ１−１０アルキル（例えば、アラルキル、ヘテロアラルキル）、Ｃ２−１０アルケニル、Ｃ２−１０アルキニル、ヘテロＣ１−１０アルキル、ヘテロＣ２−１０アルケニル、ヘテロＣ２−１０アルキニル、Ｃ３−１０カルボシクリル、３〜１４員ヘテロシクリル、Ｃ６−１４アリール、および５〜１４員ヘテロアリール基を含み、ここで各アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、カルボシクリル、ヘテロシクリル、アラルキル、アリール、およびヘテロアリールは独立して０、１、２、３、４または５個のＲｄｄ基で置換されており、ここでＲａａ、Ｒｂｂ、ＲｃｃおよびＲｄｄ基は上記に定義されたとおりである。窒素保護基は当技術分野で周知であり、参照により本明細書に組み込まれる、「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｓ（有機合成における保護基）」、Ｔ．Ｗ．グリーン（Ｇｒｅｅｎｅ）およびＰ．Ｇ．Ｍ．ウッツ（Ｗｕｔｓ）、第３版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、１９９９年、に詳細に記載されているものを含む。
例えば、アミド基（例えば、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒａａ）のような窒素保護基としては、限定されるものではないが、ホルムアミド、アセトアミド、クロロアセトアミド、トリクロロアセトアミド、トリフルオロアセトアミド、フェニルアセトアミド、３−フェニルプロパンアミド、ピコリナミド、３−ピリジルカルボキサミド、Ｎ−ベンゾイルフェニルアラニル誘導体、ベンズアミド、ｐ−フェニルベンズアミド、ｏ−ニトフェニルアセトアミド、ｏ−ニトロフェノキシアセトアミド、アセトアセタミド、（Ｎ’−ジチオベンジルオキシアシルアミノ）アセタミド、３−（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパンアミド、３−（ｏ−ニトロフェニル）プロパンアミド、２−メチル−２−（ｏ−ニトロフェノキシ）プロパンアミド、２−メチル−２−（ｏ−フェニルアゾフェノキシ）プロパンアミド、４−クロロブタンアミド、３−メチル−３−ニトロブタンアミド、ｏ−ニトロシンナミド、Ｎ−アセチルメチオニン誘導体、ｏ−ニトロベンズアミドおよびｏ−（ベンゾイルオキシメチル）ベンズアミド、が含まれる。
カルバメート基（例：−Ｃ（＝Ｏ）ＯＲａａ）のような窒素保護基としては、限定されるものではないが、メチルカルバメート、エチルカルバメート、９−フルオレニルメチルカルバメート（Ｆｍｏｃ）、９−（２−スルホ）フルオレニルメチルカルバメート、９−（２，７−ジブロモ）フルオレニルメチルカルバメート、２，７−ジ−ｔ−ブチル−［９−（１０，１０−ジオキソ−１０，１０，１０，１０−テトラヒドロチオキサンチル）］メチルカルバメート（ＤＢＤ−Ｔｍｏｃ）、４−メトキシフェナシルカルバメート（Ｐｈｅｎｏｃ）、２，２，２−トリクロロエチルカルバメート（Ｔｒｏｃ）、２−トリメチルシリルエチルカルバメート（Ｔｅｏｃ）、２−フェニルエチルカルバメート（ｈＺ）、１−（１−アダマンチル）−１−メチルエチルカルバメート（Ａｄｐｏｃ）、１，１−ジメチル−２−ハロエチルカルバメート、１、１−ジメチル−２、２−ジブロモエチルカルバメート（ＤＢ−ｔ−ＢＯＣ）、１，１−ジメチル−２，２，２−トリクロロエチルカルバメート（ＴＣＢＯＣ）、１−メチル−１−（４−ビフェニリル）エチルカルバメート（Ｂｐｏｃ）、１−（３，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−１−メチルエチルカルバメート（ｔ−Ｂｕｍｅｏｃ）、２−（２’−および４’−ピリジル）エチルカルバメート（Ｐｙｏｃ）、２−（Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルカルボキサミド）エチルカルバメート、ｔ−ブチルカルバメート（ＢＯＣまたはＢｏｃ）、１−アダマンチルカルバメート（Ａｄｏｃ）、ビニルカルバメート（Ｖｏｃ）、アリルカルバメート（Ａｌｌｏｃ）、１−イソプロピルアリルカルバメート（Ｉｐａｏｃ）、シンナミルカルバメート（Ｃｏｃ）、４−ニトロシンナミルカルバメート（Ｎｏｃ）、８−キノリルカルバメート、Ｎ−ヒドロキシピペリジニルカルバメート、アルキルジチオカルバメート、ベンジルカルバメート（Ｃｂｚ）、ｐ−メトキシベンジルカルバメート（Ｍｏｚ）、ｐ−ニトベンジル（ｎｉｔｏｂｅｎｚｙｌ）カルバメート、ｐ−ブロモベンジルカルバメート、ｐ−クロロベンジルカルバメート、２，４−ジクロロベンジルカルバメート、４−メチルスルフィニルベンジルカルバメート（Ｍｓｚ）、９−アントリルメチルカルバメート、ジフェニルメチルカルバメート、２−メチルチオエチルカルバメート、２−メチルスルホニルエチルカルバメート、２−（ｐ−トルエンスルホニル）エチルカルバメート、［２−（１，３−ジチアニル）］メチルカルバメート（Ｄｍｏｃ）、４−メチルチオフェニルカルバメート（Ｍｔｐｃ）、２，４−ジメチルチオフェニルカルバメート（Ｂｍｐｃ）、２−ホスホニオエチルカルバメート（Ｐｅｏｃ）、２−トリフェニルホスホニオイイソプロピルカルバメート（Ｐｐｏｃ）、１，１−ジメチル−２−シアノエチルカルバメート、ｍ−クロロ−ｐ−アシルオキシベンジルカルバメート、ｐ−（ジヒドロキシボリル）ベンジルカルバメート、５−ベンズイソキサゾリルメチルカルバメート、２−（トリフルオロメチル）−６−クロモニルメチルカルバメート（Ｔｃｒｏｃ）、ｍ−ニトロフェニルカルバメート、３，５−ジメトキシベンジルカルバメート、ｏ−ニトロベンジルカルバメート、３，４−ジメトキシ−６−ニトロベンジルカルバメート、フェニル（ｏ−ニトロフェニル）メチルカルバメート、ｔ−アミルカルバメート、Ｓ−ベンジルチオカルバメート、ｐ−シアノベンジルカルバメート、シクロブチルカルバメート、シクロヘキシルカルバメート、シクロペンチルカルバメート、シクロプロピルメチルカルバメート、ｐ−デシルオキシベンジルカルバメート、２，２−ジメトキシアシルビニルカルバメート、ｏ−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルボキサミド）ベンジルカルバメート、１，１−ジメチル−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルボキサミド）プロピルカルバメート、１，１−ジメチルプロピニルカルバメート、ジ（２−ピリジル）メチルカルバメート、２−フラニルメチルカルバメート、２−ヨードエチルカルバメート、イソボリニルカルバメート、イソブチルカルバメート、イソニコチニルカルバメート、ｐ−（ｐ’−メトキシフェニルアゾ）ベンジルカルバメート、１−メチルシクロブチルカルバメート、１−メチルシクロヘキシルカルバメート、１−メチル−１−シクロプロピルメチルカルバメート、１−メチル−１−（３，５−ジメトキシフェニル）エチルカルバメート、１−メチル−１−（ｐ−フェニルアゾフェニル）エチルカルバメート、１−メチル−１−フェニルエチルカルバメート、１−メチル−１−（４−ピリジル）エチルカルバメート、フェニルカルバメート、ｐ−（フェニルアゾ）ベンジルカルバメート、２，４，６−トリ−ｔ−ブチルフェニルカルバメート、４−（トリメチルアンモニウム）ベンジルカルバメート、および２，４，６−トリメチルベンジルカルバメート、が含まれる。
スルホンアミド基（例えば、−Ｓ（＝Ｏ）２Ｒａａ）のような窒素保護基としては、限定されるものではないが、ｐ−トルエンスルホンアミド（Ｔｓ）、ベンゼンスルホンアミド、２，３，６−トリメチル−４−メトキシベンゼンスルホンアミド（Ｍｔｒ）、２，４，６−トリメトキシベンゼンスルホンアミド（Ｍｔｂ）、２，６−ジメチル−４−メトキシベンゼンスルホンアミド（Ｐｍｅ）、２，３，５，６−テトラメチル−４−メトキシベンゼンスルホンアミド（Ｍｔｅ）、４−メトキシベンゼンスルホンアミド（Ｍｂｓ）、２，４，６−トリメチルベンゼンスルホンアミド（Ｍｔｓ）、２，６−ジメトキシ−４−メチルベンゼンスルホンアミド（ｉＭｄｓ）、２，２，５，７，８−ペンタメチルクロマン−６−スルホンアミド（Ｐｍｃ）、メタンスルホンアミド（Ｍｓ）、β−トリメチルシリルエタンスルホンアミド（ＳＥＳ）、９−アントラセンスルホンアミド、４−（４’，８’−ジメトキシナフチルメチル）ベンゼンスルホンアミド（ＤＮＭＢＳ）、ベンジルスルホンアミド、トリフルオロメチルスルホンアミドおよびフェナシルスルホンアミド、が含まれる。
他の窒素保護基としては、限定されるものではないが、フェノチアジニル−（１０）−アシル誘導体、Ｎ’−ｐ−トルエンスルホニルアミノアシル誘導体、Ｎ’−フェニルアミノチオアシル誘導体、Ｎ−ベンゾイルフェニルアラニル誘導体、Ｎ−アセチルメチオニン誘導体、４，５−ジフェニル−３−オキサゾリン−２−オン、Ｎ−フタルイミド、Ｎ−ジチアスクシンイミド（Ｄｔｓ）、Ｎ−２，３−ジフェニルマレイミド、Ｎ−２，５−ジメチルピロール、Ｎ−１，１，４，４−テトラメチルジシリルアザシクロペンタン付加物（ＳＴＡＢＡＳＥ）、５−置換１，３−ジメチル−１，３，５−トリアザシクロヘキサン−２−オン、５−置換１，３−ジベンジル−１，３，５−トリアザシクロヘキサン−２−オン、１−置換３，５−ジニトロ−４−ピリドン、Ｎ−メチルアミン、Ｎ−アリルアミン、Ｎ−［２−（トリメチルシリル）エトキシ］メチルアミン（ＳＥＭ）、Ｎ−３−アセトキシプロピルアミン、Ｎ−（１−イソプロピル−４−ニトロ−２−オキソ−３−ピロリン−３−イル）アミン、第４級アンモニウム塩、Ｎ−ベンジルアミン、Ｎ−ジ（４−メトキシフェニル）メチルアミン、Ｎ−５−ジベンゾスベリルアミン、Ｎ−トリフェニルメチルアミン（Ｔｒ）、Ｎ−［（４−メトキシフェニル）ジフェニルメチル］アミン（ＭＭＴｒ）、Ｎ−９−フェニルフルオレニルアミン（ＰｈＦ）、Ｎ−２，７−ジクロロ−９−フルオレニルメチレンアミン、Ｎ−フェロセニルメチルアミノ（Ｆｃｍ）、Ｎ−２−ピコリルアミノＮ’−オキシド、Ｎ−１，１−ジメチルチオメチレンアミン、Ｎ−ベンジリデンアミン、Ｎ−ｐ−メトキシベンジリデンアミン、Ｎ−ジフェニルメチレンアミン、Ｎ−［（２−ピリジル）メシチル］メチレンアミン、Ｎ−（Ｎ’，Ｎ’−ジメチルアミノメチレン）アミン、Ｎ，Ｎ’−イソプロピリデンジアミン、Ｎ−ｐ−ニトロベンジリデンアミン、Ｎ−サリチリデンアミン、Ｎ−５−クロロサリチリデンアミン、Ｎ−（５−クロロ−２−ヒドロキシフェニル）フェニルメチレンアミン、Ｎ−シクロヘキシリデンアミン、Ｎ−（５，５−ジメチル−３−オキソ−１−シクロヘキセニル）アミン、Ｎ−ボラン誘導体、Ｎ−ジフェニルボリン酸誘導体、Ｎ−［フェニル（ペンタアシルクロミウムまたはタングステン）アシル］アミン、Ｎ−銅キレート、Ｎ−亜鉛キレート、Ｎ−ニトロアミン、Ｎ−ニトロソアミン、アミンＮ−オキシド、ジフェニルホスフィンアミド（Ｄｐｐ）、ジメチルチオホスフィンアミド（Ｍｐｔ）、ジフェニルチオホスフィンアミド（Ｐｐｔ）、ジアルキルホスホルアミデート、ジベンジルホスホルアミデート、ジフェニルホスホルアミデート、ベンゼンスルフェンアミド、ｏ−ニトロベンゼンスルフェンアミド（Ｎｐｓ）、２，４−ジニトロベンゼンスルフェンアミド、ペンタクロロベンゼンスルフェンアミド、２−ニトロ−４−メトキシベンゼンスルフェンアミド、トリフェニルメチルスルフェンアミドおよび３−ニトロピリジンスルフェンアミド（Ｎｐｙｓ）、が含まれる。特定の実施形態において、窒素保護基は、ベンジル（Ｂｎ）、ｔｅｒｔ−ブチルオキシカルボニル（ＢＯＣ）、カルボベンジルオキシ（Ｃｂｚ）、９−フルレニルメチルオキシカルボニル（Ｆｍｏｃ）、トリフルオロアセチル、トリフェニルメチル、アセチル（Ａｃ）、ベンゾイル（Ｂｚ）、ｐ−メトキシベンジル（ＰＭＢ）、３，４−ジメトキシベンジル（ＤＭＰＭ）、ｐ−メトキシフェニル（ＰＭＰ）、２，２，２−トリクロロエチルオキシカルボニル（Ｔｒｏｃ）、トリフェニルメチル（Ｔｒ）、トシル（Ｔｓ）、ブロシル（Ｂｓ）、ノシル（Ｎｓ）、メシル（Ｍｓ）、トリフリル（Ｔｆ）またはダンシル（Ｄｓ）、が含まれる。
特定の実施形態において、酸素原子上に存在する置換基は、酸素保護基（本明細書では「ヒドロキシル保護基」とも称される）である。酸素保護基には、限定されるものではないが、−Ｒａａ、−Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｃ（＝Ｏ）ＳＲａａ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＣＯ２Ｒａａ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）Ｒａａ、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）ＯＲａａ、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｓ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＳＯ２Ｒａａ、−Ｓｉ（Ｒａａ）３、−Ｐ（Ｒｃｃ）２、−Ｐ（Ｒｃｃ）３ ＋Ｘ−、−Ｐ（ＯＲｃｃ）２、−Ｐ（ＯＲｃｃ）３ ＋Ｘ−、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｒａａ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、およびＰ（＝Ｏ）（Ｒｂｂ）２）２、が含まれ、ここで、Ｘ−、Ｒａａ、ＲｂｂおよびＲｃｃは、本明細書で定義されるとおりである。酸素保護基は当技術分野で周知であり、参照により本明細書に組み込まれる、「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｓ（有機合成における保護基）」、Ｔ．Ｗ．グリーン（Ｇｒｅｅｎｅ）およびＰ．Ｇ．Ｍ．ウッツ（Ｗｕｔｓ）、第３版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、１９９９年、に詳細に記載されているものを含む。
例示的な酸素保護基には、限定されるものではないが、メチル、メトキシメチル（ＭＯＭ）、メチルチオメチル（ＭＴＭ）、ｔ−ブチルチオメチル、（フェニルジメチルシリル）メトキシメチル（ＳＭＯＭ）、ベンジルオキシメチル（ＢＯＭ）、ｐ−メトキシベンジルオキシメチル（ＰＭＢＭ）、（４−メトキシフェノキシ）メチル（ｐ−ＡＯＭ）、グアヤコールメチル（ＧＵＭ）、ｔ−ブトキシメチル、４−ペンテニルオキシメチル（ＰＯＭ）、シロキシメチル、２−メトキシエトキシメチル（ＭＥＭ）、２，２，２−トリクロロエトキシメチル、ビス（２−クロロエトキシ）メチル、２−（トリメチルシリル）エトキシメチル（ＳＥＭＯＲ）、テトラヒドロピラニル（ＴＨＰ）、３−ブロモテトラヒドロピラニル、テトラヒドロチオピラニル、１−メトキシシクロヘキシル、４−メトキシテトラヒドロピラニル（ＭＴＨＰ）、４−メトキシテトラヒドロチオピラニル、４−メトキシテトラヒドロチオピラニル Ｓ，Ｓ−ジオキシド、１−［（２−クロロ−４−メチル）フェニル］−４−メトキシピペリジン−４−イル（ＣＴＭＰ）、１，４−ジオキサン−２−イル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフラニル、２，３，３ａ，４，５，６，７，７ａ−オクタヒドロ−７，８，８−トリメチル−４，７−メタノベンゾフラン−２−イル、１−エトキシエチル、１−（２−クロロエトキシ）エチル、１−メチル−１−メトキシエチル、１−メチル−１−ベンジルオキシエチル、１−メチル−１−ベンジルオキシ−２−フルオロエチル、２，２，２−トリクロロエチル、２−トリメチルシリルエチル、２−（フェニルセレニル）エチル、ｔ−ブチル、アリル、ｐ−クロロフェニル、ｐ−メトキシフェニル、２，４−ジニトロフェニル、ベンジル（Ｂｎ）、ｐ−メトキシベンジル、３，４−ジメトキシベンジル、ｏ−ニトロベンジル、ｐ−ニトロベンジル、ｐ−ハロベンジル、２，６−ジクロロベンジル、ｐ−シアノベンジル、ｐ−フェニルベンジル、２−ピコリル、４−ピコリル、３−メチル−２−ピコリルＮ−オキシド、ジフェニルオキシメチル、ｐ，ｐ’−ジニトロベンズヒドリル、５−ジベンゾスベリル、トリフェニルメチル、α−ナフチルジフェニルメチル、ｐ−メトキシフェニルジフェニルメチル、ジ（ｐ−メトキシフェニル）フェニルメチル、トリ（ｐ−メトキシフェニル）メチル、４−（４’−ブロモフェナシルオキシフェニル）ジフェニルメチル、４，４’，４’’−トリス（４，５−ジクロロフタリミドフェニル）メチル、４，４’，４’’−トリス（レブリノイルオキシフェニル）メチル、４，４’，４’’−トリス（ベンゾイルオキシフェニル）メチル、３−（イミダゾール−１−イル）ビス（４’，４’’−ジメトキシフェニル）メチル、１，１−ビス（４−メトキシフェニル）−１’−ピレニルメチル、９−アントリル、９−（９−フェニル）キサンテニル、９−（９−フェニル−１０−オキソ）アントリル、１，３−ベンゾジチオラン−２−イル、ベンズイソチアゾリルＳ，Ｓ−ジオキシド、トリメチルシリル（ＴＭＳ）、トリエチルシリル（ＴＥＳ）、トリイソプロピルシリル（ＴＩＰＳ）、ジメチルイソプロピルシリル（ＩＰＤＭＳ）、ジエチルイソプロピルシリル（ＤＥＩＰＳ）、ジメチルテキシルシリル、ｔ−ブチルジメチルシリル（ＴＢＤＭＳ）、ｔ−ブチルジフェニルシリル（ＴＢＤＰＳ）、トリベンジルシリル、トリ−ｐ−キシリルシリル、トリフェニルシリル、ジフェニルメチルシリル（ＤＰＭＳ）、ｔ−ブチルメトキシフェニルシリル（ＴＢＭＰＳ）、ギ酸塩、ベンゾイルギ酸塩、酢酸塩、クロロ酢酸塩、ジクロロ酢酸塩、トリクロロ酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、メトキシ酢酸塩、トリフェニルメトキシ酢酸塩、フェノキシ酢酸塩、ｐ−クロロフェノキシ酢酸塩、３−フェニルプロピオナート、４−オキソペンタノアート（レブリナート）、４，４−（エチレンジチオ）ペンタノアート（レブリノイルジチオアセタール）、ピバロアート、アダマントアート、クロトン酸塩、４−メトキシクロトン酸塩、ベンゾアート、ｐ−フェニル安息香酸塩、２，４，６−トリメチルベンゾアート（メシトアート）、炭酸メチル、９−フルオレニルメチルカーボネート（Ｆｍｏｃ）、エチルカーボネート、２，２，２−トリクロロエチルカーボネート（Ｔｒｏｃ）、２−（トリメチルシリル）エチルカーボネート（ＴＭＳＥＣ）、２−（フェニルスルホニル）エチルカーボネート（Ｐｓｅｃ）、２−（トリフェニルホスホニオ）エチルカーボネート（Ｐｅｏｃ）、イソブチルカーボネート、ビニルカーボネート、アリルカーボネート、ｔ−ブチルカーボネート（ＢＯＣまたはＢｏｃ）、ｐ−ニトロフェニルカーボネート、ベンジルカーボネート、ｐ−メトキシベンジルカーボネート、３，４−ジメトキシベンジルカーボネート、ｏ−ニトロベンジルカーボネート、ｐ−ニトロベンジルカーボネート、Ｓ−ベンジルチオカーボネート、４−エトキシ−１−ナフチルカーボネート、メチルジチオカーボネート、２−ヨード安息香酸、４−アジドブチレート、４−ニトロ−４−メチルペンタン酸、ｏ−（ジブロモメチル）安息香酸、２−ホルミルベンゼンスルホン酸、２−（メチルチオメトキシ）エチル、４−（メチルチオメトキシ）ブチレート、２−（メチルチオメトキシメチル）安息香酸、２，６−ジクロロ−４−メチルフェノキシ酢酸、２，６−ジクロロ−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノキシ酢酸、２，４−ビス（１，１−ジメチルプロピル）フェノキシ酢酸、クロロジフェニル酢酸、イソ酪酸塩、モノコハク酸塩、（Ｅ）−２−メチル−２−ブテノエート、ｏ−（メトキシアシル）ベンゾエート、α−ナフトエート、ニトレート、アルキルＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルホスホロジアミデート、アルキルＮ−フェニルカルバメート、ボレート、ジメチルホスフィノチオイル、アルキル２，４−ジニトロフェニルスルフェンエート、硫酸塩、メタンスルホネート（メシル酸塩）、ベンジルスルホネート、およびトシル酸塩（Ｔｓ）、が含まれる。特定の実施形態において、酸素保護基はシリルである。特定の実施形態において、酸素保護基は、ｔ−ブチルジフェニルシリル（ＴＢＤＰＳ）、ｔ−ブチルジメチルシリル（ＴＢＤＭＳ）、トリイソプロイルシリル（ＴＩＰＳ）、トリフェニルシリル（ＴＰＳ）、トリエチルシリル（ＴＥＳ）、トリメチルシリル（ＴＭＳ）、トリイソプロピルシロキシメチル（ＴＯＭ）、アセチル（Ａｃ）、ベンゾイル（Ｂｚ）、アリルカーボネート、２，２，２−トリクロロエチルカーボネート（Ｔｒｏｃ）、２−トリメチルシリルエチルカーボネート、メトキシメチル（ＭＯＭ）、１−エトキシエチル（ＥＥ）、２−メトキシ−２−プロピル（ＭＯＰ）、２，２，２−トリクロロエトキシエチル、２−メトキシエトキシメチル（ＭＥＭ）、２−トリメチルシリルエトキシメチル（ＳＥＭ）、メチルチオメチル（ＭＴＭ）、テトラヒドロピラニル（ＴＨＰ）、テトラヒドロフラニル（ＴＨＦ）、ｐ−メトキシフェニル（ＰＭＰ）、トリフェニルメチル（Ｔｒ）、メトキシトリチル（ＭＭＴ）、ジメトキシトリチル（ＤＭＴ）、アリル、ｐ−メトキシベンジル（ＰＭＢ）、ｔ−ブチル、ベンジル（Ｂｎ）、アリル、またはピバロイル（Ｐｉｖ）、が含まれる。
特定の実施形態において、硫黄原子上に存在する置換基は、硫黄保護基（本明細書では「チオ保護基」とも称される）である。硫黄保護基には、限定されるものではないが、−Ｒａａ、−Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｃ（＝Ｏ）ＳＲａａ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＣＯ２Ｒａａ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）Ｒａａ、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）ＯＲａａ、−Ｃ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−Ｓ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＳＯ２Ｒａａ、−Ｓｉ（Ｒａａ）３、−Ｐ（Ｒｃｃ）２、−Ｐ（Ｒｃｃ）３ ＋Ｘ−、−Ｐ（ＯＲｃｃ）２、−Ｐ（ＯＲｃｃ）３ ＋Ｘ−、−Ｐ（＝Ｏ）（Ｒａａ）２、−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、および−Ｐ（＝Ｏ）（Ｎ（Ｒｂｂ）２）２、が含まれ、ここで、Ｒａａ、ＲｂｂおよびＲｃｃは、本明細書で定義されるとおりである。硫黄保護基は当技術分野で周知であり、参照により本明細書に組み込まれる、「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｓ（有機合成における保護基）」、Ｔ．Ｗ．グリーン（Ｇｒｅｅｎｅ）およびＰ．Ｇ．Ｍ．ウッツ（Ｗｕｔｓ）、第３版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、１９９９年、に詳細に記載されているものを含む。特定の実施形態において、硫黄保護基は、アセトアミドメチル、ｔ−ブチル、３−ニトロ−２−ピリジンスルフェニル、２−ピリジン−スルフェニル、またはトリフェニルメチルである。
「対イオン」または「アニオン性対イオン」は、電子的中性を維持するために正に帯電した基に関連する負に帯電した基である。アニオン性対イオンは一価（すなわち、１つの形式的負電荷を含む）であってもよい。アニオン性対イオンはまた、二価または三価などの多価（すなわち、複数の形式的負電荷を含む）であってもよい。例示的な対イオンには、ハロゲン化物イオン（例えば、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−）、ＮＯ３ −、ＣｌＯ４ −、ＯＨ−、Ｈ２ＰＯ４ −、ＨＣＯ３ −、ＨＳＯ４ −、スルホネートイオン（例えば、メタンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ｐ−トルエンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、１０−カンファースルホン酸塩、ナフタレン−２−スルホン酸塩、ナフタレン−１−スルホン酸−５−スルホン酸塩、エタン−１−スルホン酸−２−スルホン酸塩など）、カルボキシレートイオン（例えば、酢酸塩、プロパン酸塩、安息香酸塩、グリセリン酸塩、乳酸塩、酒石酸塩、グリコール酸塩、グルコン酸塩など）、ＢＦ４ −、ＰＦ４ −、ＰＦ６ −、ＡｓＦ６ −、ＳｂＦ６ −、Ｂ［３，５−（ＣＦ３）２Ｃ６Ｈ３］４］−、Ｂ（Ｃ６Ｆ５）４ −、ＢＰｈ４ −、Ａｌ（ＯＣ（ＣＦ３）３）４ −およびカルボランアニオン（例えば、ＣＢ１１Ｈ１２ −または（ＨＣＢ１１Ｍｅ５Ｂｒ６）−）、が含まれる。多価であり得る例示的な対イオンには、ＣＯ３ ２−、ＨＰＯ４ ２−、ＰＯ４ ３−、Ｂ４Ｏ７ ２−、ＳＯ４ ２−、Ｓ２Ｏ３ ２−、カルボキシレートアニオン（例えば、酒石酸塩、クエン酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩、リンゴ酸塩、マロン酸塩、グルコン酸塩、コハク酸塩、グルタル酸塩、アジピン酸塩、ピメレート、スベレート、アゼレート、セバシン酸塩、サリチル酸塩、フタル酸塩、アスパラギン酸塩、グルタル酸塩など）およびカルボラン、が含まれる。
「脱離基」という用語は、有機合成化学の分野でその通常の意味を与えられ、求核試薬によって置換され得る原子または基を指す。たとえば、スミス（Ｓｍｉｔｈ）の「Ｍａｒｃｈ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」第６版、５０１−５０２、を参照されたい。適切な脱離基の例には、限定されるものではないが、ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ（ヨウ素）など）、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、アルカンスルホニルオキシ、アレーンスルホニルオキシ、アルキル−カルボニルオキシ（例えば、アセトキシ）、アリールカルボニルオキシ、アリールオキシ、メトキシ、Ｎ，Ｏ−ジメチルヒドロキシルアミノ、ピキシルおよびハロホルメート、が含まれる。場合によっては、脱離基は、トルエンスルホン酸（トシレート、−ＯＴ）、メタンスルホン酸（メシレート、−ＯＭ）、ｐ−ブロモベンゼンスルホニルオキシ（ブロシレート、−ＯＢ）、−ＯＳ（＝Ｏ）２（ＣＦ２）３ＣＦ３（ノナフラート、−ＯＮｆ）、またはトリフルオロメタンスルホン酸塩（トリフラート、−ＯＴｆ）のようなスルホン酸エステルである。場合によっては、脱離基はｐ−ブロモベンゼンスルホニルオキシのようなブロシレートである。場合によっては、脱離基は２−ニトロベンゼンスルホニルオキシのようなノシレートである。脱離基は、ホスフィンオキシド（例えば、光延反応中に形成される）またはエポキシドまたは環状硫酸塩などの内部脱離基であってもよい。脱離基の他の非限定的な例は、水、アンモニア、アルコール、エーテル部分、チオエーテル部分、ハロゲン化亜鉛、マグネシウム部分、ジアゾニウム塩、および銅部分である。さらなる例示的な脱離基には、限定されるものではないが、ハロ（例えば、クロロ、ブロモ、ヨード）および活性化された置換ヒドロキシル基（例えば、−ＯＣ（＝Ｏ）ＳＲａａ、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＯＣＯ２Ｒａａ、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＯＣ（＝ＮＲｂｂ）Ｒａａ、−ＯＣ（＝ＮＲｂｂ）ＯＲａａ、−ＯＣ（＝ＮＲｂｂ）Ｎ（Ｒｂｂ）２、−ＯＳ（＝Ｏ）Ｒａａ、−ＯＳＯ２Ｒａａ、−ＯＰ（Ｒｃｃ）２、−ＯＰ（Ｒｃｃ）３、−ＯＰ（＝Ｏ）２Ｒａａ、−ＯＰ（＝Ｏ）（Ｒａａ）２、−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＲｃｃ）２、−ＯＰ（＝Ｏ）２Ｎ（Ｒｂｂ）２、および−ＯＰ（＝Ｏ）（ＮＲｂｂ）２）が含まれ、ここでＲａａ、Ｒｂｂ、およびＲｃｃは本明細書で定義されているとおりである。
本明細書で使用される場合、「少なくとも１つの例（ｉｎｓｔａｎｃｅ）」という句の使用は、１、２、３、４、またはそれ以上の例を指すが、例えば、１〜４、１〜３、１〜２、２〜４、２〜３、または３〜４の例の範囲も包含する。
「非水素（ｎｏｎ−ｈｙｄｒｏｇｅｎ）基」とは、水素ではない特定の変数に対して定義された任意の基を指す。
以下の定義は、本出願全体で使用されるより一般的な用語である。
本明細書で使用される場合、「塩」という用語は、ありとあらゆる塩を指し、薬学的に許容される塩を包含する。用語「薬学的に許容される塩」とは、健全な医学的判断の範囲内で、過度の毒性、刺激性、アレルギー反応などがなく、ヒトおよび下等動物の組織と接触して使用するのに適しており、かつ、合理的な利益／リスク比に見合う塩を指す。薬学的に許容される塩は当技術分野でよく知られている。たとえば、ベルジェ（Ｂｅｒｇｅ）らは、Ｊ．Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、１９７７、６６、１〜１９（参照により本明細書に組み込まれる）に、薬学的に許容される塩を詳細に記載している。本発明の化合物の薬学的に許容される塩には、適切な無機および有機の酸および塩基に由来するものが含まれる。薬学的に許容される非毒性の酸付加塩の例は、塩酸、臭化水素酸、リン酸、硫酸、および過塩素酸などの無機酸、または酢酸、シュウ酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、コハク酸、またはマロン酸などの有機酸、またはイオン交換などの当技術分野で知られている他の方法を用いて形成されるアミノ基の塩である。他の薬学的に許容される塩には、アジピン酸塩、アルギン酸塩、アスコルビン酸塩、アスパラギン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、安息香酸塩、重硫酸塩、ホウ酸塩、酪酸塩、カンファー酸塩、カンファースルホン酸塩、クエン酸塩、シクロペンタンプロピオン酸塩、ジグルコン酸塩、ドデシル硫酸塩、エタンスルホン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、グルコヘプトン酸塩、グリセロリン酸塩、グルコン酸塩、ヘミ硫酸塩、ヘプタン酸塩、ヘキサン酸塩、ヨウ化水素酸塩、２−ヒドロキシ−エタンスルホン酸塩、ラクトビオン酸塩、乳酸塩、ラウリン酸塩、ラウリル硫酸塩、リンゴ酸塩、マレイン酸塩、マロン酸塩、メタンスルホン酸塩、２−ナフタレンスルホン酸塩、ニコチン酸塩、硝酸塩、オレイン酸塩、シュウ酸塩、パルミチン酸塩、パモ酸塩、ペクチン酸塩、過硫酸塩、３−フェニルプロピオン酸塩、リン酸塩、ピクリン酸塩、ピバル酸塩、プロピオン酸塩、ステアリン酸塩、コハク酸塩、硫酸塩、酒石酸塩、チオシアン酸塩、ｐ−トルエンスルホン酸塩、ウンデカン酸塩、吉草酸塩など、が含まれる。適切な塩基に由来する塩には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、およびＮ＋（Ｃ１−４アルキル）４塩が含まれる。代表的なアルカリまたはアルカリ土類金属塩には、ナトリウム、リチウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどが含まれる。さらなる薬学的に許容される塩には、適切な場合、ハロゲン化物、水酸化物、カルボキシレート、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、低級アルキルスルホネートおよびアリールスルホネートなどの対イオンを用いて形成される無毒のアンモニウム、第４級アンモニウムおよびアミンカチオンが含まれる。
また、同じ分子式を有するが、それらの原子の結合の性質若しくは配列または空間におけるそれらの原子の配置が異なる化合物は、「異性体」と呼ばれることも理解されるべきである。空間内の原子の配置が異なる異性体は、「立体異性体」と称される。
互いに鏡像ではない立体異性体は「ジアステレオマー」と呼ばれ、互いに重ね合わせることができない鏡像である立体異性体は「エナンチオマー」と呼ばれる。たとえば、ある化合物が不斉炭素原子を有していて、それが四つの異なる基に結合している場合には、一対のエナンチオマーが可能である。エナンチオマーは、その不斉中心の絶対配置によって特徴づけることができ、カーン（Ｃａｈｎ）およびプレログ（Ｐｒｅｌｏｇ）のＲ−およびＳ−シーケンス規則によって、または分子が偏光面を回転させる様式によって記載することができ、右旋性または左旋性と称される（すなわち、それぞれ（＋）または（−）−異性体として）。キラル化合物は、個々のエナンチオマーとして、またはそれらの混合物として存在することができる。等比率のエナンチオマーを含む混合物は、「ラセミ混合物」と称される。
「触媒作用」、「触媒する」、または「触媒の」という用語は、「触媒」と呼ばれる物質の関与による化学反応の速度の増加を指す。特定の実施形態において、触媒の量および性質は、反応の間、本質的に変化しないままである。特定の実施形態において、触媒は再生されるか、または触媒の性質が反応後に本質的に回復される。触媒は複数の化学変換に関与することができる。触媒の効果は、抑制剤または毒物（触媒活性を低下させる）または促進剤（活性を増加させる）として知られている他の物質の存在によって変化する可能性がある。触媒反応は、対応する非触媒反応よりも低い活性化エネルギー（律速自由エネルギー）を有し、同じ温度でより高い反応速度をもたらす。触媒は、反応環境に好ましく影響を与え、試薬に結合して結合を分極させ、典型的には非触媒反応によって生成されない特異的中間体を形成し、または試薬の反応性形態への解離を引き起こすことができる。
「溶媒」という用語は、１以上の溶質を溶解して溶液をもたらす物質を指す。溶媒は、本明細書に記載される任意の反応または変換のための媒体として役立ち得る。溶媒は、１以上の反応物または試薬を反応混合物に溶解することができる。溶媒は、反応混合物中の１以上の試薬または反応物の混合を容易にし得る。溶媒はまた、異なる溶媒中での反応と比較して反応速度を増加または減少させるのに役立ち得る。溶媒は、極性または非極性、プロトン性または非プロトン性であり得る。この方法で有用な一般的な有機溶媒を本明細書に記載する。
二官能性標識の合成
安息香酸インドレニン２
Figure 2021530993
３−ブテン−１−オル安息香酸塩（３−ｂｕｔｅｎ−１−ｏｌ ｂｅｎｚｏａｔｅ）（３．０ｇ、１７．１ｍｍｏｌ）を含有するフラスコに、０．５Ｍの９−ボラビシクロ［３．３．１］ノナン（３４．１ｍＬ，１７．１ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液を加えた。無色透明の溶液を室温で３時間撹拌した。コンデンサーを取り付けた別のフラスコ中に、ヨードインドレニン（１、３．４ｇ、１１．９ｍｍｏｌ）、［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］二塩化パラジウム（ＩＩ）（０．７ｇ、０．８ｍｍｏｌ）、および塩化セシウム（６．０ｇ、１８．５ｍｍｏｌ）を投入した。ＤＭＦ（２０ｍＬ）をフラスコに装填し、暗懸濁液にアルゴンを１０分間散布した。安息香酸ボラン／ＴＨＦ溶液の添加後、反応物を７０℃に１２時間加熱した。この時間の後、ＨＰＬＣは出発物質（ｓｔａｒｔｉｎｇ）インドレニン１の完全な変換を示した。反応物を室温に冷却し、ＥｔＯＡｃ（５０ｍＬ）およびヘキサン（５０ｍＬ）で希釈し、セライトを通して濾過した。有機層を水で洗浄し（３回）、移動させて、硫酸マグネシウム上で乾燥した。濾過および蒸発後、粗残渣を順相クロマトグラフィー（０→５０％ＥｔＯＡｃ／ヘキサン、ＳｉＯ２）によって精製し、粘稠な黄色油状物としてインドレニン２（３．０ｇ、７５％の収率）を得た。ＨＲＭＳ（ＥＳＩ）はＣ２２Ｈ２６ＮＯ２（Ｍ＋Ｈ）＋３３６．１９６４に対して計算され、観測値（ｏｂｓｅｒｖｅｄ）は３３６．１９６２であった。
アルキル化インドレニン３
Figure 2021530993
シュレンクフラスコにヨウ化カリウム（２．０ｇ、１２．０ｍｍｏｌ）を装填し、アルゴンでフラッシュした。インドレニン（２、２．０ｇ、６．０ｍｍｏｌ）をアセトニトリル（８．０ｍＬ）中の溶液として添加した。２−（２−ブロモエチル）−１，３−ジオキソラン（１．４ｍＬ、１２．０ｍｍｏｌ）を加え、密封容器を１００℃に１４時間加熱した。反応物をジクロロメタン（２０ｍＬ）で希釈し、懸濁液をフリットガラス漏斗を通して濾過した。濾液を順相クロマトグラフィー（０→７％ＭｅＯＨ／ＤＣＭ、ＳｉＯ２）によって直接精製し、ベージュ色固体としてインドレニン３（１．９ｇ、５７％の収率）を得た。ＨＲＭＳ（ＥＳＩ）はＣ２７Ｈ３４ＮＯ４（Ｍ）＋４３６．２４８８に対して計算され、観測値は４３６．２４８７であった。
トリメチンシアニン４
Figure 2021530993
インドレニン（３、０．９６ｇ、１．７ｍｍｏｌ）、ジフェニルホルムアミジン（０．４０ｇ、２．１ｍｍｏｌ）、およびＤＭＡＰ（２１ｍｇ、０．１７ｍｍｏｌ）の混合物に、無水酢酸（５ｍＬ）を加えた。褐色混合物を１２０°Ｃに１時間加熱した。室温に冷却した後、揮発物を真空中で濃縮した。粗中間体に、追加部分のインドレニン（３、１．６ｇ、２．８ｍｍｏｌ）、次いでエタノール（５ｍＬ）およびトリメチルアミン（１．２ｍＬ、８．６ｍｍｏｌ）を添加した。反応物をアルゴン下で１時間加熱還流した。反応物を塩化ナトリウム水溶液で希釈し、ＤＣＭで抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、真空下で濃縮した。粗残渣を順相クロマトグラフィー（１００％ＥｔＯＡｃ、次いで０→１０％ＭｅＯＨ／ＤＣＭ、ＳｉＯ２）で精製し、暗紫色固体としてＣｙ３ ４（０．９ｇ、５７％の収率）を得た。ＨＲＭＳ（ＥＳＩ）はＣ５５Ｈ６５Ｎ２Ｏ８（Ｍ）＋８８１．４７３５に対して計算され、観測値は８８１．４７１７であった。
Ｃｙ３Ｂアナログ５
Figure 2021530993
Ｃｙ３ ４（４００ｍｇ、０．４３７ｍｍｏｌ）を含有するフラスコにクロロホルム（６ｍＬ）および硫酸（４ｍＬ、５０％ｖ／ｖ水）を添加した。二相混合物を６０℃で３０分間激しく攪拌し、濃赤色から紫色に変化させた。室温に冷却した後、反応物を水（２０ｍＬ）で希釈し、ＥｔＯＡｃ（５０ｍＬ）で抽出した。有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、真空下で濃縮した。粗残渣を順相クロマトグラフィー（１００％ＥｔＯＡｃ、次いで０→１５％ＭｅＯＨ／ＤＣＭ、ＳｉＯ２）で精製し、暗紫色固体としてＣｙ３Ｂ ５（１７７ｍｇ、５０％の収率）を得た。ＨＲＭＳ（ＥＳＩ）はＣ５１Ｈ５５Ｎ２Ｏ５（Ｍ）＋７７５．４１０５に対して計算され、観測値は７７５．４０９１であった。
Ｃｙ３Ｂジオール６
Figure 2021530993
Ｃｙ３Ｂ二安息香酸塩５（１５０ｍｇ、０．１８５ｍｍｏｌ）のメタノール（４ｍＬ）溶液に、ナトリウムメトキシド（０．３７ｍＬ、０．７４ｍｍｏｌ、ＭｅＯＨ中２．０Ｍ）を添加した。反応物を７０℃に１時間加熱した。反応を固体塩化アンモニウム（６６ｍｇ）の添加によってクエンチし、室温で３０分間撹拌した。揮発性物質を真空中で濃縮し、粗生成物をＤＣＭ（１０ｍＬ）に再溶解した。懸濁液を濾過し、真空中で濃縮した。粗残渣を順相クロマトグラフィー（１００％ＥｔＯＡｃ、次いで０→２５％ＭｅＯＨ／ＤＣＭ、ＳｉＯ２）で精製し、暗紫色固体としてＣｙ３Ｂ ６（９９ｍｇ、８６％の収率）を得た。ＨＲＭＳ（ＥＳＩ）はＣ３７Ｈ４７Ｎ２Ｏ３（Ｍ）＋５６７．３５８１に対して計算され、観測値は５６７．３５６８であった。
Ｃｙ３Ｂモノ−ＭＭＴ７
Figure 2021530993
Ｃｙ３Ｂジオール６（１００ｍｇ、０．１６６ｍｍｏｌ）および塩化モノメトキシトリチル（６２ｍｇ、０．２０ｍｍｏｌ）のジクロロメタン溶液に、ピリジン（０．２６ｍＬ、３．３ｍｍｏｌ）を加えた。暗紫色の反応物を室温で３０分間撹拌した。反応物をＤＣＭで希釈し、水および飽和塩化ナトリウム水溶液で連続的に洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム上で乾燥し、濾過し、真空下で濃縮した。粗残渣を順相クロマトグラフィー（１００％ＥｔＯＡｃ、次いで０→２５％ＭｅＯＨ／ＤＣＭ（１％Ｅｔ３Ｎ、ＳｉＯ２を含む））で精製し、暗紫色固体としてＣｙ３Ｂ ７（４３ｍｇ、３０％の収率）を得た。ＨＲＭＳ（ＥＳＩ）はＣ５７Ｈ６３Ｎ２Ｏ４（Ｍ）＋８３９．４７８２に対して計算され、観測値は８３９．４７５１であった。
ホスホルアミダイト（Ｐｈｏｓｐｈｏｒａｍｉｄｉｔｅ）８
Figure 2021530993
無水ジクロロメタン中にＣｙ３Ｂ ７（３５ｍｇ、０．０３６ｍｍｏｌ）およびＮ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン（１４μＬ、０．０７９ｍｍｏｌ）を含む溶液に、室温で２−シアノエチルＮ，Ｎ−ジイソプロピルクロロホスホルアミダイト（９．４ｍｇ、０．０４０ｍｍｏｌ）を加えた。反応物を脱酸素化ＤＣＭで希釈し、塩化カリウム水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、真空下で濃縮した。粗残渣を順相クロマトグラフィー（０→２％ＭｅＯＨ／ＤＣＭ、１％Ｅｔ３Ｎ、塩基性アルミナを含む）で精製した。生成物をＤＣＭ（１ｍＬ）に再溶解し、ヘキサン（２５ｍＬ）に沈殿させた。高真空下で乾燥して、暗紫色固体としてＣｙ３Ｂ ８（２０ｍｇ、５１％の収率）を得た。ＨＲＭＳ（ＥＳＩ）はＣ６６Ｈ８０Ｎ４Ｏ５Ｐ（Ｍ）＋１０３９．５８６１に対して計算され、観測値は１０３９．５８３５であった。
均等物および範囲
特許請求の範囲において、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」のような冠詞は、反対の指示がない限り、または文脈から明らかでない限り、１つまたは複数を意味し得る。グループの１以上のメンバー間に「または」を含む請求項または説明は、反対の指示がない限り、または文脈から明らかでない限り、グループメンバーの１つ、２以上、またはすべてが所与の製品またはプロセスに存在するか、そこで利用されるか、そうでなければ関連する場合、満たされると考えられる。本発明は、グループのちょうど１つのメンバーが所与の製品またはプロセスに存在するか、そこで利用されるか、そうでなければ関連する、実施形態を含む。本発明は、グループのメンバーの２以上、またはすべてが、所与の製品またはプロセスに存在するか、利用されるか、そうでなければ関連する、実施形態を含む。
さらに、本発明は、列挙された請求項の１つまたは複数からの１以上の限定、要素、節、および記述的用語が別の請求項に導入されるすべての変形、組み合わせ、および置換を包含する。例えば、他の請求項に従属する任意の請求項は、同一の基本請求項に従属する他の請求項に見られる１以上の限定を含むように変更することができる。要素が例えばマーカッシュグループフォーマットでリストとして提示される場合、同要素の各サブグループも開示され、任意の要素をグループから除去することができる。一般的に、本発明または本発明の態様が特定の要素および／または特徴を含むと称される場合、本発明の特定の実施形態または本発明の態様は、そのような要素および／または特徴を含むかまたはそのような要素および／または特徴から本質的になることを理解されたい。簡単にするために、これらの実施形態は、本明細書においては具体的には詳細に説明していない。
語句「および／または」は、本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、そのように結びつけられた複数の要素の「いずれかまたは両方」、すなわち、ある場合には結合的に存在し、またその他の場合には非結合的に存在する要素を意味するものと理解されるべきである。「および／または」を用いて列記された複数の要素は、同様に、即ち、そのように結びつけられた複数の要素の「１つまたは複数」として解釈されるべきである。「および／または」の句により特に特定される要素以外のその他の要素が、特に特定された要素と関連するまたは関連しないに関わらず、任意選択的に存在する可能性がある。したがって、非限定的な例として、「Ａおよび／またはＢ」なる記載は、非制限的（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）言語、例えば「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」等と連携して使用される場合、１つの実施形態ではＡのみ（任意選択的にＢ以外の要素を含む）；別の実施形態ではＢのみ（任意選択的にＡ以外の要素を含む）；さらに別の実施形態ではＡとＢの両方（任意選択的にその他の要素を含む）等、を参照する。
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「または」は、上記で定義された「および／または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。たとえば、リスト内の項目を区切る場合、「または」あるいは「および／または」は、包括的、つまり要素の数またはリストの少なくとも１つを含むが２以上、任意選択的にさらなるリスト化されていない項目を含むと解釈されるものとする。「〜のうちの１つのみ（ｏｎｌｙ ｏｎｅ ｏｆ）」、「〜のうちのまさに１つ（ｅｘａｃｔｌｙ ｏｎｅ ｏｆ）」、または特許請求の範囲において使用される場合の「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、明確に反示される用語に限り、複数の要素の数またはリストのうちのまさに１つの要素を含むことを指す。一般に、本明細書で使用される「または」なる用語は、排他性の用語、例えば「いずれか（ｅｉｔｈｅｒ）」、「〜のうちの１つ（ｏｎｅ ｏｆ）」、「〜のうちの１つのみ（ｏｎｌｙ ｏｎｅ ｏｆ）」、または「〜のうちのまさに１つ（ｅｘａｃｔｌｙ ｏｎｅ ｏｆ）」等が先行する場合に限り、排他的な代替的用語（すなわち、「一方または他方、ただし両方ではない（ｏｎｅ ｏｒ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｂｕｔ ｎｏｔ ｂｏｔｈ）」）を示すと解釈するものとする。「本質的に〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、特許請求の範囲において使用される場合、特許法の分野で使用される通常の意味を有するものとする。
本願明細書および特許請求の範囲において使用する場合、１以上の要素のリストを参照する際の語句「少なくとも１つ」は、要素のリスト内の任意の１以上の要素から選択される少なくとも１つの要素を意味するものと理解されるべきであるが、要素のリスト内に特にリスト化されているあらゆる要素それぞれの少なくとも１つを必ずしも含む必要はなく、また要素のリスト内の要素の任意の組み合わせを排除するものでもない。この定義は、語句「少なくとも１つ」が指す要素のリスト内で特に特定された要素以外の要素が、そのような特に特定された要素に関連するか関連しないかに関わらず、任意選択的に存在し得ることも可能にする。したがって、非限定的な例として、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」（または同じく「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」、または同じく「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも１つ」）とは、１つの実施形態では、Ａは少なくとも１つであり、任意選択的に２以上を含み、Ｂは存在しない（任意選択的にＢ以外の要素を含む）こと；別の実施形態では、Ｂは少なくとも１つであり、任意選択的に２以上を含み、Ａは存在しない（任意選択的にＡ以外の要素を含む）こと；さらに別の実施形態では、Ａは少なくとも１つであり、任意選択的に２以上を含み、Ｂは少なくとも１つであり、任意選択的に２以上を含む（任意選択的にその他の要素を含む）こと等を指す。
また、反対であることが明確に示されない限り、複数のステップまたは行為を含む本願で特許請求された任意の方法において、方法のステップまたは行為の順序は、該ステップまたは行為が引用された順序に必ずしも限定されないことも理解されるべきである。
特許請求の範囲および上記した明細書において、すべての移行句、例えば「〜を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「〜を担持する（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「〜を有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「〜を含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「〜を伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「〜を保持する（ｈｏｌｄｉｎｇ）」、「〜から構成される（ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ）」等は非制限的である、すなわち、〜を含むが、これらに限定されない、を意味するものと理解される。移行句「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」および「〜から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」に限り、特許審査手順の米国特許オフィスマニュアル（Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｐａｔｅｎｔ Ｏｆｆｉｃｅ Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｐａｔｅｎｔ Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ）、セクション２１１１．０３に規定するように、それぞれ限定的（ｃｌｏｓｅｄ）または半限定的な（ｓｅｍｉ−ｃｌｏｓｅｄ）移行句であるものとする。非制限的な移行句（例えば、「〜を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」）を使用する本文書に記載されている実施形態も、代替的実施形態においては、非制限的移行句により記載される、「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」特徴および「〜から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」特徴、としてやはり企図されていると認められるべきである。例えば、本開示が「ＡおよびＢを含む組成物」について記載する場合、本開示は、「ＡおよびＢからなる組成物」および「ＡおよびＢから本質的になる組成物」といった代替的実施形態も企図している。
範囲が指定されている場合、端点（ｅｎｄｐｏｉｎｔｓ）が含まれる。さらに、特に指定がない限り、または文脈および当業者の理解から明白でない限り、範囲として表される値は、文脈が明確に他のことを指示しない限り、本発明の異なる実施形態における記載された範囲内の任意の特定の値または部分範囲を、その範囲の下限の単位の１０分の１単位まで想定できることを理解されたい。
本出願は、種々の発行された特許、公開された特許出願、ジャーナル論文、および他の刊行物を指し、これらはすべて、参照により本明細書に組み込まれる。組み込まれた参照事項のいずれかと本明細書との間に矛盾がある場合、明細書を優先するものとする。さらに、先行技術に該当する本発明の任意の特定の実施形態は、特許請求の範囲のいずれか１以上から明示的に除外することができる。そのような実施形態は当業者に公知であると見なされるので、除外が本明細書で明示的に示されていない場合でも、それらは除外され得る。本発明の任意の特定の実施形態は、先行技術の存在に関連するか否かにかかわらず、任意の理由で、任意の請求項から除外することができる。
当業者は、本明細書に記載される特定の実施形態に対する多くの均等物を認識し、または日常的な実験のみを使用して確認するか、または認識することができるであろう。本明細書に記載される本実施形態の範囲は、上記の説明に限定されることを意図するものではなく、むしろ添付の特許請求の範囲に記載されるものである。当業者は、以下の特許請求の範囲で定義されるように、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、この説明に対する様々な変更および修正を行うことができることを理解するであろう。
本明細書における変数の任意の定義における化学基のリストの記載は、リストされた基の任意の単一の基または組合せとしてのその変数の定義を含む。本明細書における変数に関する実施形態の説明は、任意の単一の実施形態として、または任意の他の実施形態またはその一部と組み合わせて、その実施形態を含む。本明細書における実施形態の説明は、任意の単一の実施形態として、または任意の他の実施形態またはその一部と組み合わせて、その実施形態を含む。

Claims (130)

  1. 式（Ｉ）の標識された生体分子であって、
    Figure 2021530993
    式中：
    Ｑ１およびＱ２は、独立して、モノマーまたはオリゴマーの生体分子であり、
    Ａは多環式フルオロフォアであり、かつ、
    Ｌ１およびＬ２は、独立して、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるリンカーである、標識された生体分子。
  2. Ａがシアニン、フルオロン、アクリジン、フェノキサジン、クマリン、ＢＯＤＩＰＹ、ポルフィリン、フタロシアニン、ナフタルイミド、またはスクアラインフルオロフォアである、請求項１に記載の標識された生体分子。
  3. Ｌ１が任意に置換されたアルキレンである、請求項１または請求項２に記載の標識された生体分子。
  4. Ｌ１が非置換のＣ１−２０アルキレンである、請求項３に記載の標識された生体分子。
  5. Ｌ２が任意に置換されたアルキレンである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  6. Ｌ２が非置換のＣ１−２０アルキレンである、請求項５に記載の標識された生体分子。
  7. Ａが多環式シアニンである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  8. ＡがＣｙ３Ｂである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  9. 前記標識された生体分子が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、Ｘ−が対イオンであるか、または存在しない、請求項１〜８のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  10. 前記標識された生体分子が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、ｎは独立して１〜２０の整数である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  11. 前記標識された生体分子が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  12. Ａがフルオロンである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  13. Ａがローダミンまたはフルオレセインである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  14. 前記標識された生体分子が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、Ｒが独立して水素またはＣ１−６アルキルである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  15. 前記標識された生体分子が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、
    ｎは独立して１〜２０の整数であり、かつ、
    ＲＮの各例は、独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または窒素保護基である、請求項１４に記載の標識された生体分子。
  16. 前記標識された生体分子が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項１５に記載の標識された生体分子。
  17. ＡがＢＯＤＩＰＹである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  18. 前記標識された生体分子が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、ＲＡｒは、水素、ハロゲン、任意に置換されたアルキル、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、またはＮ（ＲＮ）２である、請求項１７に記載の標識された生体分子。
  19. 前記標識された生体分子が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、ＲＡｒは、水素、ハロゲン、任意に置換されたアルキル、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、またはＮ（ＲＮ）２である、請求項１８に記載の標識された生体分子。
  20. Ｑ１およびＱ２は、独立して、ヌクレオシド、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸、またはそれらの誘導体もしくはフラグメントである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  21. Ｑ１およびＱ２は、独立して、デオキシリボ核酸、リボ核酸、ペプチド核酸、ロックド核酸、またはそれらの誘導体もしくはフラグメントである、請求項２０に記載の標識された生体分子。
  22. 前記標識された生体分子が、第１のオリゴヌクレオチド鎖を含む一本鎖核酸である、請求項２０または請求項２１に記載の標識された生体分子。
  23. 前記第１のオリゴヌクレオチド鎖にハイブリダイズした第２のオリゴヌクレオチド鎖をさらに含む、請求項２２に記載の標識された生体分子。
  24. 前記第２のオリゴヌクレオチド鎖がＱ１およびＱ２にハイブリダイズする、請求項２３に記載の標識された生体分子。
  25. 前記第２のオリゴヌクレオチド鎖がＱ１またはＱ２にハイブリダイズする、請求項２３に記載の標識された生体分子。
  26. Ｑ１およびＱ２は、独立して、アミノ酸、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、またはそれらのフラグメントである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  27. Ｑ１およびＱ２は、一緒に結合されて、環状ペプチドまたは環状タンパク質を形成する、請求項２６に記載の標識された生体分子。
  28. Ｑ１およびＱ２は、独立して、単糖、オリゴ糖、多糖、またはそれらのフラグメントである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  29. 前記標識された生体分子の１以上の発光特性は、前記多環式フルオロフォアを含むコンジュゲートされていない分子と比較して増加する、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  30. 前記１以上の発光特性が、発光寿命、発光強度、発光量子収率、輝度、および最大発光からなる群より選択される、請求項２９に記載の標識された生体分子。
  31. 前記標識された生体分子の発光寿命は、前記コンジュゲートされていない分子と比較して少なくとも１０％増加している、請求項３０に記載の標識された生体分子。
  32. 前記標識された生体分子の発光寿命は、前記コンジュゲートされていない分子と比較して約１０％〜２５％増加している、請求項３１に記載の標識された生体分子。
  33. 前記標識された生体分子の発光寿命は、前記コンジュゲートされていない分子と比較して約２５％〜５０％増加している、請求項３１に記載の標識された生体分子。
  34. 前記標識された生体分子の最大発光が、前記コンジュゲートされていない分子と比較して少なくとも１％増加している、請求項３０に記載の標識された生体分子。
  35. 前記標識された生体分子の最大発光が、前記コンジュゲートされていない分子と比較して約１％〜１０％増加している、請求項３４に記載の標識された生体分子。
  36. 前記コンジュゲートされていない分子がＱ１およびＱ２の１つまたはいずれも含まない、請求項２９〜３５のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  37. Ｑ１およびＱ２は、独立して、前記多環式フルオロフォア以外の１以上のフルオロフォアと任意選択的に結合している、請求項１〜３６のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  38. 各フルオロフォアが他のいずれかのフルオロフォアから少なくとも５オングストローム離れている、請求項３７に記載の標識された生体分子。
  39. Ｑ１およびＱ２は、独立して、反応における基質として使用するように構成された反応物と任意選択的に結合している、請求項１〜３８のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  40. 前記第１および第２のオリゴヌクレオチド鎖は、独立して、反応における基質として使用するように構成された反応物と任意選択的に結合している、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  41. 前記反応が重合反応である、請求項３９または請求項４０に記載の標識された生体分子。
  42. 前記反応物は、重合反応条件に供される場合、ポリメラーゼによって前記標識された生体分子から切断される、請求項３９〜４１のいずれか一項に記載の標識された生体分子。
  43. 請求項１〜４２のいずれか一項に記載の標識された生体分子に関連する１以上のヌクレオチドを含む標識されたヌクレオチド。
  44. 前記１以上のヌクレオチドは、グアニン、シトシン、アデニン、およびチミンもしくはウラシルから選択される一種類のヌクレオチドを含む、請求項４３に記載の標識されたヌクレオチド。
  45. 前記１以上のヌクレオチドは、重合反応条件に供される場合、ポリメラーゼによって前記標識された生体分子から切断される、請求項４３または請求項４４に記載の標識されたヌクレオチド。
  46. 前記１以上のヌクレオチドがヌクレオシド三リン酸を含む、請求項４３〜４５のいずれか一項に記載の標識されたヌクレオチド。
  47. 前記１以上のヌクレオチドがヌクレオシド六リン酸を含む、請求項４３〜４６のいずれか一項に記載の標識されたヌクレオチド。
  48. 前記１以上のヌクレオチドは、末端のリン酸を介して前記標識された生体分子に結合している、請求項４６または請求項４７に記載の標識されたヌクレオチド。
  49. 請求項４３〜４８のいずれか一項に記載の標識されたヌクレオチドを含む、組成物。
  50. 反応混合物中に２以上の異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む核酸配列決定反応組成物であって、少なくとも１つの種類の標識されたヌクレオチドは、請求項４３〜４８のいずれか一項に記載の標識されたヌクレオチドである、核酸配列決定反応組成物。
  51. ４つの異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む、請求項５０に記載の核酸配列決定反応組成物。
  52. 前記４つの異なる種類の標識されたヌクレオチドは、グアニンを含む第１の標識されたヌクレオチド、シトシンを含む第２の標識されたヌクレオチド、アデニンを含む第３の標識されたヌクレオチド、およびチミンまたはウラシルを含む第４の標識されたヌクレオチドを含む、請求項５１に記載の核酸配列決定反応組成物。
  53. 鋳型核酸の配列を決定するための方法であって、前記方法は：
    （ｉ）標的体積中の複合体であって、鋳型核酸、プライマーおよび重合酵素を含む複合体を、請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の核酸配列決定反応組成物に曝露させることと、
    （ｉｉ）１以上の励起エネルギーの一連のパルスを前記標的体積の近くに指向させることと、
    （ｉｉｉ）プライマーを含む核酸への連続的な組み込み中に、発光標識されたヌクレオチドから放出された複数の光子を検出することと、
    （ｉｖ）放出された光子のタイミングおよび任意選択で発光強度を決定することにより、組み込まれたヌクレオチドの配列を同定することと、
    を含む方法。
  54. 鋳型核酸の配列を決定するためのキットであって、前記キットは、
    ２以上の異なる種類の標識されたヌクレオチドを含み、少なくとも１つの種類の標識されたヌクレオチドは、請求項４３〜４８のいずれか一項に記載の標識されたヌクレオチドを含む、キット。
  55. ４つの異なる種類の標識されたヌクレオチドを含む、請求項５４に記載のキット。
  56. 重合酵素をさらに含む、請求項５４または請求項５５に記載のキット。
  57. 前記鋳型核酸に相補的なプライマーをさらに含む、請求項５４〜５６のいずれか一項に記載のキット。
  58. 式（ＩＩ）：
    Figure 2021530993
    またはその塩である化合物であって、
    式中：
    Ａは多環式フルオロフォアであり、
    Ｌ１およびＬ２は、独立して、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるリンカーであり、
    Ｐ１は酸素保護基であり、かつ、
    Ｒ１は反応性部分である、化合物。
  59. Ｒ１がホスホルアミダイト基である、請求項５８に記載の化合物。
  60. Ｌ１が任意に置換されたアルキレンである、請求項５８または請求項５９に記載の化合物。
  61. Ｌ１が非置換のＣ１−２０アルキレンである、請求項６０に記載の化合物。
  62. Ｌ２が任意に置換されたアルキレンである、請求項５８〜６１のいずれか一項に記載の化合物。
  63. Ｌ２が非置換のＣ１−２０アルキレンである、請求項６２に記載の化合物。
  64. Ｐ１が任意に置換されたトリフェニルメチル（トリチル）保護基である、請求項５８〜６３のいずれか一項に記載の化合物。
  65. Ｐ１が４−メトキシトリフェニルメチル（ＭＭＴ）である、請求項６４に記載の化合物。
  66. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなり、
    式中：
    Ｒ２は、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または酸素保護基であり；
    ＲＮ１の各例は、独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または窒素保護基であり、任意選択的に、同じ窒素に結合した２つのＲＮ１が介在する原子と一緒に結合して、任意に置換されたヘテロシクリルまたは任意に置換されたヘテロアリールを形成する、請求項５８〜６５のいずれか一項に記載の化合物。
  67. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなり、
    式中：
    ｎの各例は１〜２０の整数である、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の化合物。
  68. Ｒ２が任意に置換されたＣ１−Ｃ６アルキルである、請求項６６または請求項６７に記載の化合物。
  69. Ｒ２が：
    Figure 2021530993
    である、請求項６８に記載の化合物。
  70. 各ＲＮが任意に置換されたＣ１−６アルキルである、請求項６６〜６９のいずれか一項に記載の化合物。
  71. ＲＮがイソプロピルである、請求項７０に記載の化合物。
  72. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなる、請求項５８〜７１のいずれか一項に記載の化合物。
  73. 各ｎが４である、請求項７２に記載の化合物。
  74. Ａがシアニン、フルオロン、アクリジン、フェノキサジン、クマリン、ＢＯＤＩＰＹ、またはスクアラインフルオロフォアである、請求項５８〜７３のいずれか一項に記載の化合物。
  75. Ａが多環式シアニンである、請求項５８〜７４のいずれか一項に記載の化合物。
  76. ＡがＣｙ３Ｂである、請求項５８〜７５のいずれか一項に記載の化合物。
  77. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなり、式中：Ｘ−は対イオンであるか、または存在しない、請求項５８〜７６のいずれか一項に記載の化合物。
  78. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなる、請求項５８〜７７のいずれか一項に記載の化合物。
  79. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなる、請求項５８〜７８のいずれか一項に記載の化合物。
  80. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなる、請求項５８〜７９のいずれか一項に記載の化合物。
  81. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなる、請求項５８〜８０のいずれか一項に記載の化合物。
  82. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなる、請求項５８〜８１のいずれか一項に記載の化合物。
  83. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなる、請求項５８〜８２のいずれか一項に記載の化合物。
  84. Ａがフルオロンである、請求項５８〜７４のいずれか一項に記載の化合物。
  85. Ａがローダミンまたはフルオレセインである、請求項５８〜７４のいずれか一項に記載の化合物。
  86. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、Ｒが独立して水素またはＣ１−６アルキルである、請求項５８〜７４のいずれか一項に記載の化合物。
  87. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、式中：
    ｎは独立して１〜２０の整数であり、かつ、
    ＲＮの各例は、独立して、水素、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアルケニル、任意に置換されたアルキニル、置任意に置換されたカルボシクリル、任意に置換されたヘテロシクリル、任意に置換されたアリール、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたアシル、または窒素保護基である、請求項８６に記載の化合物。
  88. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項８７に記載の化合物。
  89. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項８７に記載の化合物。
  90. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項８９に記載の化合物。
  91. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項９０に記載の化合物。
  92. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項９１に記載の化合物。
  93. ＡがＢＯＤＩＰＹである、請求項５８〜７４のいずれか一項に記載の化合物。
  94. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、ＲＡｒは、水素、ハロゲン、任意に置換されたアルキル、−ＯＲＯ、−ＳＲＳ、またはＮ（ＲＮ）２である、請求項９３に記載の化合物。
  95. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなり、ｎは独立して１〜２０の整数である、請求項９４に記載の化合物。
  96. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項９５に記載の化合物。
  97. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項９６に記載の化合物。
  98. 前記化合物が、式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項９７に記載の化合物。
  99. 請求項５８〜９８のいずれか一項に記載の化合物を含む組成物。
  100. 請求項１〜４２のいずれか一項に記載の標識された生体分子を調製するための方法であって、前記方法は：
    （ｉ）式Ｑ２−ＯＨのモノマーまたはオリゴマー生体分子あるいはその塩を、コンジュゲーションを促進して以下の式：
    Figure 2021530993
    のコンジュゲートを生成するのに十分な条件下で、請求項５８〜９８のいずれか一項に記載の化合物またはその塩と接触させることと、
    （ｉｉ）Ｐ１保護基を切断し、以下の式：
    Figure 2021530993
    のコンジュゲートを生成するのに十分な条件下で、ステップ（ｉ）において形成された前記コンジュゲートを脱保護することと、
    （ｉｉｉ）ステップ（ｉｉ）で形成された前記コンジュゲートを、コンジュゲーションを促進して式（Ｉ）：
    Figure 2021530993
    の標識された生体分子を生成するのに十分な条件下で、式Ｑ１−Ｏ−Ｒ１のモノマーまたはオリゴマー生体分子あるいはその塩と接触させることと、
    を含む方法。
  101. 式（ＩＩＩ）：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩を調製するための方法であって、前記方法は、
    式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩を、式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩と、パラジウムの存在下で結合させて、式（ＩＩＩ）の化合物またはその塩を生成することを含み、
    式中：
    Ｘ１はハロゲンまたは脱離基であり；
    Ｂ（ＲＢ）２は、ボラン、ボロン酸、またはボロン酸エステルであり；
    Ｌ１は、任意に置換されたアルキレン、任意に置換されたアルケニレン、任意に置換されたアルキニレン、任意に置換されたヘテロアルキレン、任意に置換されたヘテロアルケニレン、任意に置換されたヘテロアルキニレン、任意に置換されたカルボシクリレン、任意に置換されたヘテロシクリレン、任意に置換されたアリーレン、任意に置換されたヘテロアリーレン、およびそれらの組み合わせからなる群より選択されるリンカーであり；かつ、
    ＲＯは酸素保護基である、方法。
  102. Ｂ（ＲＢ）２がボランである、請求項１０１に記載の方法。
  103. Ｂ（ＲＢ）２が式：
    Figure 2021530993
    からなる、請求項１０２に記載の方法。
  104. Ｌ１が任意に置換されたアルキレンである、請求項１０１〜１０３のいずれか一項に記載の方法。
  105. Ｌ１が非置換のＣ１−２０アルキレンである、請求項１０４に記載の方法。
  106. Ｘ１がハロゲンである、請求項１０１〜１０５のいずれか一項に記載の方法。
  107. Ｘ１が−Ｉである、請求項１０６に記載の方法。
  108. 前記式（ＩＩＩ）の化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなる、請求項１０１〜１０７のいずれか一項に記載の方法。
  109. 前記式（ＩＩＩ）の化合物が、式：
    Figure 2021530993
    またはその塩からなる、請求項１０８に記載の方法。
  110. 前記反応が、パラジウム（ＩＩ）錯体の存在下で行われる、請求項１０１〜１０９のいずれか一項に記載の方法。
  111. 前記パラジウム錯体がＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）である、請求項１１０に記載の方法。
  112. 前記パラジウムが触媒量で存在する、請求項１０１〜１１１のいずれか一項に記載の方法。
  113. 前記反応が、塩基の存在下で行われる、請求項１０１〜１１１のいずれか一項に記載の方法。
  114. 前記塩基が炭酸塩塩基である、請求項１１３に記載の方法。
  115. 前記塩基がＣｓ２ＣＯ３である、請求項１１４に記載の方法。
  116. 前記反応が、溶媒中にて行われる、請求項１０１〜１１５のいずれか一項に記載の方法。
  117. 前記溶媒は、ＴＨＦ、ＤＭＦ、またはそれらの混合物である、請求項１１６に記載の方法。
  118. 前記反応が、高温で行われる、請求項１０１〜１１７のいずれか一項に記載の方法。
  119. 式（ＩＩＩ）の化合物を式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩でアルキル化して、式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩もしくはその互変異性体を生成するステップをさらに含み、
    式中：
    Ｘ１はハロゲンまたは脱離基であり；かつ、
    各Ｒ３は、独立して、任意に置換されたアルキル、任意に置換されたアシル、または酸素保護基であり；任意選択的に、２つのＲ３が介在する原子と結合して、任意に置換されたヘテロシクリルを形成する、請求項１０１〜１１８のいずれか一項に記載の方法。
  120. 前記反応が、塩基の存在下で行われる、請求項１１９に記載の方法。
  121. 前記塩基がＫＩである、請求項１２０に記載の方法。
  122. ：式
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩もしくはその互変異性体を、ホルムアミジンの存在下で反応させて、式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩もしくはその互変異性体を生成するステップをさらに含む、請求項１１８〜１２０のいずれか一項に記載の方法。
  123. 前記ホルムアミジンがジフェニルホルムアミジンである、請求項１２２に記載の方法。
  124. 前記反応が、塩基の存在下で行われる、請求項１２２または請求項１２３に記載の方法。
  125. 前記塩基がＤＭＡＰおよびＥｔ３Ｎのうちの少なくとも一方である、請求項１２４に記載の方法。
  126. 前記反応が、Ａｃ２Ｏの存在下で行われる、請求項１２２〜１２５のいずれか一項に記載の方法。
  127. 式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩を、酸の存在下で環化させて、式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩を生成するステップをさらに含む、請求項１２２〜１２６のいずれか一項に記載の方法。
  128. 前記酸が硫酸である、請求項１２７に記載の方法。
  129. 式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩を、脱保護して、式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩を生成するステップをさらに含む、請求項１２７または請求項１２８に記載の方法。
  130. 請求項１２９に記載の方法はさらに、
    （ｉ）式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩を保護して、式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩を生成するステップと、
    （ｉｉ）ステップ（ｉ）で生成された化合物を、式：
    Figure 2021530993
    の化合物またはその塩を形成するのに十分な条件下で反応させるステップと、
    を含む、方法。
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