JP4503228B2 - Quinoline oxide derivative and method for producing the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、キノリンオキシド誘導体およびその製造方法に関するものであり、更に詳細には、蛍光特性を有するキノリンオキシド誘導体およびその製造方法に関するものである。また、この発明はキノリンオキシド誘導体が発する強い蛍光を利用したキノリンオキシド誘導体の分析方法およびその分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
急速に都市化、情報化の進んだ現代社会は２４時間化しており、人々のライフスタイルの多様化と共に睡眠覚醒症候群を含む生体リズム障害が急増している。これらの疾患は成人の社会生活を困難とし、幼児期、高齢者においては生活支援者の生活にも重大な問題を生じる。
【０００３】
また、このリズム障害は投与薬物の副作用の減弱と薬効の増強を目的とする時間治療、すなわち薬物投与のタイミングを最適化する治療の導入を困難とし、様々な疾患において治療法に制限を与える。
【０００４】
更にまた、例えば、未熟児や新生児の医療現場におけるような微量の試料しか採取できない場合において、生体成分や薬物などの微量分析が要請されるときには、蛍光分析法が広く利用されている。特に誘導体化試薬を用いる蛍光誘導体化法はそれ自体吸収や蛍光を持たない様々な分析対象に対して高感度かつ選択的な分析を可能にする極めて有効な手段であるといえる。
【０００５】
また、これまで蛍光標識を目的としてＤＮＳ−Ｃｌ、ＮＢＤ−Ｆなどの数多くの優れた試薬が開発されているけれども、これらの蛍光標識試薬にしても、安定性、感度、溶解性などにおいて問題を有するものも少なくない。例えば、ＤＮＳ誘導体は感度が不足するという欠点が、またＮＢＤ誘導体は光で分解されるという問題を有している。更に、当然のことながら、それらの蛍光標識試薬を用いた分析法や分析装置も問題を有する結果になっている。
【０００６】
上記したようなリズム障害に対する著効な薬として、また生体リズムのマーカーとして、松果体から血液中に分泌されるホルモンであるメラトニンが最近注目されている。このメラトニンは、松果体においてＬ−トリプトファンからセロトニン、Ｎ−アセチルセロトニンを経て生合成されるインドールホルモンであり、夜間に生合成、分泌が亢進するという顕著な概日リズムを示すことが知られている。
【０００７】
したがって、このような作用を有するメラトニンの血中濃度を正確に測定することは重要である。
現在、メラトニンの分析方法として知られている方法としては、例えば、メラトニン自身の持つ蛍光を測定してメラトニンの量を求める自然蛍光法や、放射線ラベル体を使用してメラトニンの量を求めるラジオイムノアッセイ（ＲＩＡ）がある。
【０００８】
ところで、哺乳類における内因性メラトニンの含量は、極めて微量であり、上述した従来の分析法では、メラトニンなどのインド−ル誘導体の血中濃度を測定するためには数ミリリットルの血液が必要であった。このためには注射による静脈採血が必要であり、被験者に多大な負担を与えることから、特に頻繁に採血が必要な概日リズム測定などには適当でなく、患者に対してはより負担が少なくかつメラトニンなどのインド−ル誘導体の血中濃度をより正確に測定する方法が要望されていた。
【０００９】
また、ＲＩＡは、ラジオアイソトープを使用しなければならないので、取り扱いが危険であり、特別の施設が必要である。したがって、このようなＲＩＡを使用しないで、インド−ル誘導体の血中濃度をより正確に測定する方法が要望されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、従来方法を改良すべく鋭意検討研究した結果、メラトニンの酸化体であるメラトニンオキシドの蛍光を測定することによってメラトニンなどのインド−ル誘導体の血中濃度をより正確に測定することができることを見出して、この発明を完成するに至った。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
したがって、この発明は、メラトニンなどのインド−ル誘導体の血中濃度をより正確に測定することができる蛍光性を有するキノリンオキシド誘導体を提供することを主な目的とする。
また、この発明は、強い蛍光性を有し、蛍光標識試薬の母核となり得るキノリンオキシド誘導体の製造方法を提供することを別の目的としている。
【００１２】
更に、この発明は、できるだけ微量の採血でメラトニンなどのインドール誘導体の量を分析・測定できるようにした高感度なキノリンオキシド誘導体の分析方法と、キノリンオキシド誘導体の分析装置を提供することを別の目的とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明は、一般式［I］：
【００１４】
【化１０】
（式中、Ｒはアミノ基、アルキルアミド基、カルボキシル基、カルボキシレート基、チオール基またはジスルフィド結合を意味する。）
で表されるキノリンオキシド誘導体を提供する。
【００１６】
また、この発明に係るキノリンオキシド誘導体は、その好ましい１態様として、一般式［II］：
【００１７】
【化１１】
で表されるキノリンオキシド誘導体を提供する。この発明の更に好ましい態様としては、一般式［I］または一般式［II］におけるアルキル基が、炭素原子数が１ないし６の、直鎖状もしくは分岐鎖状の１価飽和脂肪族炭化水素残基を意味するキノリンオキシド誘導体が提供される。より好ましい１態様として、一般式［I］または一般式［II］におけるアルキル基が、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基または第三級ブチル基を意味することを特徴とするキノリンオキシド誘導体が提供される。
【００１８】
この発明は、その特に好ましい態様として、該キノリンオキシド誘導体が式［III］：
【００１９】
【化１２】
【００２０】
更に、この発明は、別の形態として、一般式［IV］：
【００２１】
【化１３】
で表されるインド−ル誘導体を酸化して、上記一般式［I］で表されるキノリンオキシド誘導体を得ることからなるキノリンオキシド誘導体の製造方法を提供する。
【００２２】
この発明の形態における好ましい態様としては、一般式［V］：
【００２３】
【化１４】
で表されるインドール誘導体を酸化して上記一般式［II］で表されるキノリンオキシド誘導体を得ることからなるキノリンオキシド誘導体の製造方法を提供する。
【００２４】
この発明に係るキノリンオキシド誘導体の製造方法において、その好ましい態様としては、該インド−ル誘導体をアルカリ性条件下において酸化することからなるキノリンオキシド誘導体の製造方法を提供する。また、この発明は、別の好ましい態様として、上記酸化反応によって得られた該キノリンオキシド誘導体を有機溶媒で抽出することからなるキノリンオキシド誘導体の製造方法を提供する。
【００２５】
この発明は、その特に好ましい態様として、式［VI］で表されるメラトニンを酸化して、一般式［III］で表されるメラトニンオキシドを得ることからなるキノリンオキシド誘導体の製造方法を提供する。
【００２６】
この発明は、その更に別の形態として、上記キノリンオキシド誘導体の蛍光強度を測定してメラトニンなどのインドール誘導体の量を測定することからなるキノリンオキシド誘導体の分析方法を提供する。この発明は、その形態の好ましい態様として、内標準物質を加えることからなるキノリンオキシド誘導体の分析方法を提供する。
【００２７】
また、この発明は、その更に別の形態として、上記インド−ル誘導体を酸化して、上記キノリンオキシド誘導体を得る酸化部と、該キノリンオキシド誘導体の蛍光強度を測定してキノリンオキシド誘導体の量を求める測定部とを備えているキノリンオキシド誘導体の分析装置を提供する。この発明は、その好ましい態様として、上記酸化部で得られた反応生成物から該キノリンオキシド誘導体を有機溶媒で抽出し、抽出した該キノリンオキシド誘導体を上記測定部に供給する抽出部を備えているキノリンオキシド誘導体の分析装置を提供する。また、別の好ましい態様として、この発明は、内標準物質を加える添加部を更に備えているキノリンオキシド誘導体の分析装置を提供する。更に、この発明は、その別の好ましい態様として、上記測定部がヒーター及び高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）とを備えているキノリンオキシド誘導体の分析装置を提供する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
この発明に係るキノリンオキシド誘導体は、一般式［I］：
【００２９】
【化１５】
で表される。
【００３０】
上記キノリンオキシド誘導体のうち好ましいキノリンオキシド誘導体としては、一般式［II］：
【００３１】
【化１６】
で表されるキノリンオキシド誘導体が挙げられる。
【００３２】
また、上記キノリンオキシド誘導体のうち、より好ましいキノリンオキシド誘導体としては、一般式［I］または一般式［II］におけるアルキル基が、炭素原子数が１ないし６の、直鎖状もしくは分岐鎖状の１価飽和脂肪族炭化水素残基を意味するキノリンオキシド誘導体が挙げられる。更に、より好ましい態様として、上記アルキル基が、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉ−プロピル基、ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基などを意味するキノリンオキシド誘導体が挙げられる。
更に、一般式［I］で表されるカルボキシレート基としては、例えば、脂肪酸の残基、例えば、酢酸、プロピオン酸などの残基が挙げられる。また、Ｒがカルボキシレート基を意味する場合には、一般式［I］で表されるキノリンオキシド誘導体がＳ−Ｓ結合で互いに結合していることを意味している。
【００３３】
この発明に係るキノリンオキシド誘導体のうち、その特に好ましいものとしては、式［III］：
【００３４】
【化１７】
【００３５】
この発明に係るキノリンオキシド誘導体は、強い蛍光を有すると共に、光や熱に対しても安定であることから、優れた蛍光母核となることができる。
【００３６】
この発明において、上記一般式［I］で示されるキノリンオキシド誘導体は、一般式［IV］：
【００３７】
【化１８】
で表されるインド−ル誘導体を酸化して得ることができる。
【００３８】
この発明において、この形態の特に好ましい態様は、式［VI］：
【００３９】
【化１９】
【００４０】
【化２０】
【００４１】
この発明における酸化反応は、酸化剤を使用して常法に従って行うことができる。使用する酸化剤としては、一般式［VI］もしくは［V］または式［IV］で表されるインド−ル骨格の３位の置換基を酸化することができる酸化剤であればいずれでも使用することができるが、特に好ましい酸化剤としては過酸化水素が挙げられる。また、この発明における酸化反応は、水または炭酸ナトリウムなどの無機溶媒中において、好ましくはアルカリ性下において、例えばｐＨ１０〜１２の条件下で、加熱下で行うのが好ましい。しかしながら、この発明は、これらに何ら限定されるものではなく、この発明の目的に適うのであれば適宜条件は変更することができる。
【００４２】
上記のようにして、一般式［IV］および一般式［V］で表されるインドール誘導体、特に好ましくは式［VI］で表されるメラトニンを酸化して得られた式［I］および［II］で表されるキノリンオキシド誘導体、特に好ましくは式［III］で表されるキノリンオキシド誘導体は、必要に応じて、例えば、メタノール、エタノール、アセトニトリルなどの有機溶媒で抽出することができる。
【００４３】
この発明に係るキノリンオキシド誘導体の分析方法は、上記反応式において、一般式［I］、［II］および［III］で表されるキノリンオキシド誘導体の蛍光強度を測定してキノリンオキシド誘導体の量を求めることによって行うことができる。なお、分析方法自体は、当該技術分野において慣用されている方法を用いて行うことができる。
なお、上記したように、キノリンオキシド誘導体を有機溶媒で抽出した場合には、これによりキノリンオキシド誘導体の定量における再現性が低下するおそれがある。
しかし、この場合には、内標準物質を加えて分析するのが好ましい。なお、ここで内標準物質としては、例えば、インド−ル誘導体と同様にインドール骨格を持ち、酸化によって蛍光誘導体化されてクロマトグラム上で良好なピークを与える物質、例えば５−メトキシインドール−３−酢酸（ＭＩＡＡ）などを使用することができる。
【００４４】
更に、この発明に係るキノリンオキシド誘導体の分析装置は、基本的には、上記酸化反応を行って上記キノリンオキシド誘導体を得る酸化部と、得られたキノリンオキシド誘導体の蛍光強度を測定してキノリンオキシド誘導体の量を求めるキノリンオキシド誘導体測定部とを備えている。
なお、上記測定部には、例えば、ミクロＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）を使用し、高感度化して分析することが好ましい。
【００４５】
【実施例】
以下、この発明を実施例によって、更に詳細に説明する。
実施例１： メラトニンオキサイド（ＭＥＬ ｏｘｉｄｅ：Ｎ-[(６−メトキシ−4−オキソ−１，４−ジヒドロキノリン−３−イル)メチル]アセタミド）の合成法
メラトニン（ＭＥＬ）１５０ｍｇ（６１０μｍｏｌ）のメタノール溶液（６００μｌ）を１００ｍＭ炭酸ナトリウム水溶液１５ｍｌに溶解し、この混合液を８０℃で加熱下攪拌しながら、３Ｍ過酸化水素水４００μｌを１０分ごとに１５時間滴下した。反応終了後、固相カートリッジを用いて抽出をして、得られたメタノール溶液を減圧留去し、残査を水から再結晶して無色の針状結晶を得た（４０．１２ｍｇ、１６３μｍｏｌ、収率２５．２％）。
得られたメラトニンオキサイドの機器分析結果は下表１に示す。更に、その1Ｈ−ＮＭＲと13Ｃ−ＮＭＲとをそれぞれ図１及び図２に示す。
【００４６】
実施例２： エチルオキシド（Ｎ-[(６−メトキシ−4−オキソ−１，４−ジヒドロキノリン−３−イル)メチル]プロピオンアミド）の合成法
メラトニンエチルアナログ１５０ｍｇのメタノール溶液（６００μｌ）を１００ｍＭ炭酸ナトリウム水溶液１５ｍｌに溶解し、この混合液を８０℃で加熱下攪拌しながら、３Ｍ過酸化水素水４００μｌを１０分ごとに１５時間滴下した。反応終了後、固相カートリッジを用いて抽出をして、得られたメタノール溶液を減圧留去し、残査を水から再結晶して結晶を得た（４０．６６ｍｇ、１５６μｍｏｌ、収率２５．６％）。得られた化合物の機器分析結果は下表１に示す。
【００４７】
実施例３： プロピルオキシド（Ｎ-[(６−メトキシ−4−オキソ−１，４−ジヒドロキノリン−３−イル)メチル]ブタンアミド）の合成法
メラトニンプロピルアナログ１５０ｍｇを実施例２と同様に反応させ、メタノールから再結晶してプロピルオキシドを結晶として得た（３５．５９ｍｇ、１３０μｍｏｌ、収率２２．５％）。得られた化合物の機器分析結果は下表１に示す。
【００４８】
実施例４： イソプロピルオキシド（Ｎ-[(６−メトキシ−4−オキソ−１，４−ジヒドロキノリン−３−イル)メチル]イソブタンアミド）の合成法
メラトニンイソプロピルアナログ１５０ｍｇを実施例２と同様に１８時間反応させ、メタノールから再結晶してイソプロピルオキシドを結晶として得た（５１．９９ｍｇ、１８９μｍｏｌ、収率３２．９％）。得られた化合物の機器分析結果は下表１に示す。
【００４９】
実施例５： ｔｅｒｔ−ブチルオキシド（Ｎ-[(６−メトキシ−4−オキソ−１，４−ジヒドロキノリン−３−イル)メチル]ｔｅｒｔ−ブチルカルボンタンアミド）の合成法
メラトニンイソプロピルアナログ１５０ｍｇを実施例４と同様に反応させ、メタノールから再結晶してｔｅｒｔ−ブチルオキシドを結晶として得た（５８．５８ｍｇ、２０３μｍｏｌ、収率３７．２％）。得られた化合物の機器分析結果は下表１に示す。
【００５０】
【表１】
実施例６
５−メトキシトリプタミンに２Ｍ炭酸ナトリウムと１００ｍＭ過酸化水素水溶液を加え、１００℃で３０分間加熱してアミン体（[I] :Ｒ＝アミノ）を得た。この時の蛍光強度を測定した結果、励起極大波長２４５ｎｍ、蛍光極大波長３８０ｎｍの強い蛍光が認められた。
【００５２】
実験例１：メラトニンオキシドのＸ線回折解析
実施例１で得た化合物のＸ線回折分析のために、上記化合物を緩和な条件下でメタノール水溶液（水／メタノール＝１０：１（ｖ/ｖ））から再結晶した。
Ｘ線回折解析の結果、この化合物が、メラトニンオキサイド（Ｎ-[(６−メトキシ−4−オキソ−１，４−ジヒドロキノリン−３−イル)メチル]アセタミド）であることを確認した（図３）。また、Ｘ線回折解析によって得られたメラトニンオキサイドの結晶についての分析結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
実験例２：メラトニンオキサイドおよびそのアナログオキシドの蛍光性
メラトニンオキサイドおよびそのアナログオキシドについて、１０％メタノール水溶液を溶媒として１０μＭにおける励起・蛍光スペクトルを測定した。また、ＵＶスペクトルを測定し、吸収極大波長２４５ｎｍにおけるモル吸光係数を算出した。結果を下表３に示す。
【００５５】
【表３】
実験例３：メラトニンオキシドの蛍光特性
逆相ＨＰＬＣによるメラトニンの感受性を決定するために、各種有機溶媒中におけるメラトニンオキシドの極大蛍光励起・発光波長と相対蛍光強度（Relative Fluorescence Intensity: RFI）についてメラトニンオキシドの蛍光特性を調べた。有機溶媒としては、逆相ＨＰＬＣに幅広く使用されているメタノール、エタノール、アセトニトリルを使用した。その結果を表４に示す。この結果から、試験した有機溶媒においては、蛍光強度は溶媒濃度が高くなるにつれて弱くなるのに対し、極大蛍光励起・発光波長は変化しないことが判明した。
【００５７】
【表４】
実験例４：マウス松果体試料の調製
マウスをエチルエーテルで麻酔をした後、全松果体を摘出し、６０ｐＭのＭＩＡＡを含むメタノール溶液５００μｌに入れて、氷上で１０００ｒｐｍで２０分間ホモジナイズした。得られたホモジネートを４５００ｘｇで５分間遠心分離をして、上澄液４００μｌを乾燥した。残査に水４０μｌと、４Ｍ炭酸ナトリウム水溶液２．５μｌと、２５０ｍＭ過酸化水素水とを添加して、１００℃で３０分間加熱した。処理した反応液から得られたメラトニンオキシドを酢酸エチル１５０μｌで３回抽出して、細胞中の親水性の生物物質からメラトニンオキシドを分離した。得られた有機相を乾燥して、残査に５％アセトニトリル水溶液３０μｌを添加し、得られた溶液５μｌをＨＰＬＣシステムに注入した。得られた結果を図４および図５に示す。
検量線は次ぎのようにして作成した。１５匹のＩＣＲマウスから、全松果体を摘出し、６０ｐＭのＭＩＡＡを含むメタノール溶液７．５mlに入れて一緒にホモジナイズし、得られたホモジネートを遠心分離した。得られた上澄液４００μｌに、０．０４ｎＭ、０．２ｎＭ、１ｎＭ、１０ｎＭのメラトニンのメタノール溶液３０μｌをそれぞれ添加した後乾燥した。得られた残査を誘導化して、上記のようにして分析した。
【００５９】
上記したように、メラトニンの酸化混合物の蛍光性は、メラトニンとは異なっていて、この特性はメラトニンを高感度で特定することが可能である。この発明に係るメラトニンオキシドは、炭酸ナトリウムなどを使用したアルカリ性条件下で、メラトニンに過酸化水素を断続的に添加して、その構造を特定した。酸化反応が進行するにつれて、蛍光・励起波長（３８０ｎｍ、２４５ｎｍ）での蛍光強度は高くなるのに対して、メラトニン自体の蛍光・励起波長（３３０ｎｍ、２８０ｎｍ）での蛍光強度は低くなる。このメラトニンオキシドを精製した後、無色の結晶が得られた。この結晶は、２４５ｎｍの最大吸収波長を有していて、メラトニンの反応混合物の蛍光励起スペクトルと発光スペクトルと同じスペクトルを有している（図６）。更に、この化合物は、固相ＨＰＬＣにおいてメラトニンの分析物と保持時間が同じである。
【００６０】
上記したように、この発明に係るメラトニンオキシドならびにメラトニンのアナログオキシド、例えば、エチルアナログ、ｎ−プロピルアナログ、イソプロピルアナログ、ｔｅｒｔ−ブチルアナログなどは、メラトニンの微量分析に有用である。また、この発明に係るキノリンオキシド誘導体の分析方法も、その分析装置もメラトニンの微量分析に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】メラトニン酸化物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを示す図。
【図２】メラトニン酸化物の１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルを示す図。
【図３】Ｘ線回折解析に基づくメラトニン酸化物の分子構造を示す図。
【図４】５−メトキシインドール−３−酢酸（ＭＩＡＡ）を添加していない場合における内因性マウス松果体のメラトニン誘導体のクロマトグラムを示す図。図中、（Ａ、Ｂ）はＩＣＲマウス松果体の内生メラトニンを調製して分析をした場合を示し、（Ｃ）はメラトニン誘導体とＭＩＡＡとの標準混合物を分析した場合を示している。
【図５】内標準物質としてＭＩＡＡを使用した場合における異なるマウスの松果体のメラトニン誘導体のクロマトグラムを示す図。
【図６】メラトニンの反応液と、メラトニン酸化物の励起・蛍光スペクトルを示すグラフ。（Ａ）は、メラトニンを炭酸ナトリウムの存在下で過酸化水素で１００℃で３０分間酸化した場合の励起・蛍光スペクトルを示し、（Ｂ）メラトニン酸化物を１０％メタノール水溶液に溶解した場合の励起・蛍光スペクトルを示している。
【図７】メラトニン誘導体（Ａ）と、得られたメラトニン酸化物（Ｂ）のクロマトグラムを示すグラフ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a quinoline oxide derivative and a method for producing the same, and more particularly to a quinoline oxide derivative having fluorescence characteristics and a method for producing the same. The present invention also relates to a method for analyzing a quinoline oxide derivative utilizing the strong fluorescence emitted from the quinoline oxide derivative and an analyzer therefor.
[0002]
[Prior art]
Rapidly urbanized and information-oriented modern society has become 24 hours, and with the diversification of people's lifestyle, biological rhythm disorders including sleep-wake syndrome are rapidly increasing. These diseases make adult social life difficult, and cause serious problems in the lives of life supporters in early childhood and the elderly.
[0003]
In addition, this rhythm disorder makes it difficult to introduce a time treatment aiming at reducing the side effects and enhancing the efficacy of the administered drug, that is, a treatment that optimizes the timing of drug administration, and restricts the treatment method in various diseases.
[0004]
Furthermore, for example, in the case where only a very small amount of sample can be collected in the medical field of premature babies and newborns, a fluorescence analysis method is widely used when a trace amount analysis of biological components and drugs is required. In particular, the fluorescence derivatization method using a derivatization reagent can be said to be an extremely effective means that enables highly sensitive and selective analysis with respect to various analytes that themselves do not have absorption or fluorescence.
[0005]
In addition, many excellent reagents such as DNS-Cl and NBD-F have been developed for the purpose of fluorescent labeling. However, these fluorescent labeling reagents have problems in stability, sensitivity, solubility, and the like. Many have. For example, a DNS derivative has a drawback that sensitivity is insufficient, and an NBD derivative has a problem that it is decomposed by light. Furthermore, as a matter of course, analysis methods and analyzers using these fluorescent labeling reagents also have problems.
[0006]
Recently, melatonin, a hormone secreted into the blood from the pineal gland, has attracted attention as an effective drug for rhythm disorders as described above and as a marker of biological rhythm. This melatonin is an indole hormone that is biosynthesized from L-tryptophan via serotonin and N-acetyl serotonin in the pineal gland, and is known to exhibit a remarkable circadian rhythm that biosynthesis and secretion increase at night. ing.
[0007]
Therefore, it is important to accurately measure the blood concentration of melatonin having such actions.
At present, known methods for analyzing melatonin include, for example, a natural fluorescence method for measuring the amount of melatonin by measuring the fluorescence of melatonin itself, and a radioimmunoassay for determining the amount of melatonin using a radiolabel. (RIA).
[0008]
By the way, the content of endogenous melatonin in mammals is extremely small, and the conventional analysis method described above requires several milliliters of blood to measure the blood concentration of indole derivatives such as melatonin. . This requires venous blood collection by injection, which places a great burden on the subject and is not appropriate for circadian rhythm measurement, which requires frequent blood collection, and is less burdensome for patients. There has also been a demand for a method for more accurately measuring the blood concentration of indol derivatives such as melatonin.
[0009]
Moreover, since RIA must use a radioisotope, handling is dangerous and a special facility is required. Therefore, there has been a demand for a method for more accurately measuring the blood concentration of an indole derivative without using such an RIA.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, as a result of intensive studies and studies to improve the conventional method, the present inventors measured the fluorescence of melatonin oxide, which is an oxidized form of melatonin, to more accurately determine the blood concentration of indol derivatives such as melatonin. The inventors have found that it can be measured, and have completed the present invention.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the main object of the present invention is to provide a fluorescent quinoline oxide derivative capable of more accurately measuring the blood concentration of an indole derivative such as melatonin.
Another object of the present invention is to provide a method for producing a quinoline oxide derivative that has strong fluorescence and can serve as a mother nucleus of a fluorescent labeling reagent.
[0012]
Furthermore, the present invention provides a highly sensitive method for analyzing quinoline oxide derivatives and an apparatus for analyzing quinoline oxide derivatives that can analyze and measure the amount of indole derivatives such as melatonin by collecting as little blood as possible. Objective.
[0013]
In order to achieve the above object, the present invention provides a general formula [I]:
[0014]
[Chemical Formula 10]
(In the formula, R means an amino group, an alkylamide group, a carboxyl group, a carboxylate group, a thiol group, or a disulfide bond.)
A quinoline oxide derivative represented by the formula:
[0016]
In addition, the quinoline oxide derivative according to the present invention has, as a preferred embodiment, a general formula [II]:
[0017]
Embedded image
A quinoline oxide derivative represented by the formula: In a more preferred embodiment of the present invention, the alkyl group in the general formula [I] or the general formula [II] is a linear or branched monovalent saturated aliphatic hydrocarbon residue having 1 to 6 carbon atoms. A quinoline oxide derivative meaning a group is provided. As a more preferred embodiment, the alkyl group in the general formula [I] or the general formula [II] means a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group or a tertiary butyl group. Characteristic quinoline oxide derivatives are provided.
[0018]
As a particularly preferred embodiment of the present invention, the quinoline oxide derivative is represented by the formula [III]:
[0019]
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[0020]
Furthermore, the present invention provides a general formula [IV]:
[0021]
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A method for producing a quinoline oxide derivative comprising obtaining an quinoline oxide derivative represented by the above general formula [I] by oxidizing an indole derivative represented by formula (I):
[0022]
In a preferred embodiment of the present invention, the general formula [V]:
[0023]
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A method for producing a quinoline oxide derivative comprising oxidizing the indole derivative represented by formula (II) to obtain a quinoline oxide derivative represented by the above general formula [II] is provided.
[0024]
In a method for producing a quinoline oxide derivative according to the present invention, a preferred embodiment thereof provides a method for producing a quinoline oxide derivative comprising oxidizing the indole derivative under alkaline conditions. Moreover, this invention provides the manufacturing method of the quinoline oxide derivative which comprises extracting this quinoline oxide derivative obtained by the said oxidation reaction with an organic solvent as another preferable aspect.
[0025]
As a particularly preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a quinoline oxide derivative comprising oxidizing melatonin represented by the formula [VI] to obtain a melatonin oxide represented by the general formula [III].
[0026]
As another embodiment of the present invention, there is provided a method for analyzing a quinoline oxide derivative, which comprises measuring the fluorescence intensity of the quinoline oxide derivative and measuring the amount of an indole derivative such as melatonin. The present invention provides a method for analyzing a quinoline oxide derivative comprising adding an internal standard substance as a preferred embodiment of the form.
[0027]
As another aspect of the present invention, the oxidation part obtained by oxidizing the indole derivative to obtain the quinoline oxide derivative, and the fluorescence intensity of the quinoline oxide derivative are measured to determine the amount of the quinoline oxide derivative. An analyzer for analyzing a quinoline oxide derivative is provided. As a preferred embodiment, the present invention includes an extraction unit that extracts the quinoline oxide derivative from the reaction product obtained in the oxidation unit with an organic solvent and supplies the extracted quinoline oxide derivative to the measurement unit. An apparatus for analyzing a quinoline oxide derivative is provided. As another preferred embodiment, the present invention provides an analyzer for a quinoline oxide derivative, further comprising an addition section for adding an internal standard substance. Furthermore, the present invention provides, as another preferred embodiment thereof, a quinoline oxide derivative analyzer in which the measurement unit includes a heater and high performance liquid chromatography (HPLC).
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The quinoline oxide derivative according to the present invention has the general formula [I]:
[0029]
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It is represented by
[0030]
Among the above quinoline oxide derivatives, preferred quinoline oxide derivatives include the general formula [II]:
[0031]
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The quinoline oxide derivative represented by these is mentioned.
[0032]
Among the above quinoline oxide derivatives, more preferred quinoline oxide derivatives include those in which the alkyl group in the general formula [I] or the general formula [II] is linear or branched having 1 to 6 carbon atoms. Examples thereof include quinoline oxide derivatives meaning monovalent saturated aliphatic hydrocarbon residues. Further, as a more preferred embodiment, the alkyl group is, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an i-propyl group, a butyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a hexyl group, or the like. The meaning quinoline oxide derivative is mentioned.
Furthermore, examples of the carboxylate group represented by the general formula [I] include residues of fatty acids, for example, residues such as acetic acid and propionic acid. Moreover, when R means a carboxylate group, it means that the quinoline oxide derivatives represented by the general formula [I] are bonded to each other by an S—S bond.
[0033]
Among the quinoline oxide derivatives according to the present invention, particularly preferred are those represented by the formula [III]:
[0034]
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[0035]
Since the quinoline oxide derivative according to the present invention has strong fluorescence and is stable to light and heat, it can be an excellent fluorescent nucleus.
[0036]
In the present invention, the quinoline oxide derivative represented by the general formula [I] is represented by the general formula [IV]:
[0037]
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It can be obtained by oxidizing an indole derivative represented by the formula:
[0038]
In this invention, a particularly preferred embodiment of this form is the formula [VI]:
[0039]
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[0040]
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[0041]
The oxidation reaction in this invention can be performed according to a conventional method using an oxidizing agent. As the oxidizing agent to be used, any oxidizing agent capable of oxidizing the substituent at the 3-position of the indole skeleton represented by the general formula [VI] or [V] or the formula [IV] is used. However, a particularly preferred oxidizing agent is hydrogen peroxide. In addition, the oxidation reaction in the present invention is preferably performed in water or an inorganic solvent such as sodium carbonate, preferably under alkaline conditions, for example, under conditions of
[0042]
As described above, the formulas [I] and [II] obtained by oxidizing the indole derivatives represented by the general formula [IV] and the general formula [V], particularly preferably the melatonin represented by the formula [VI]. The quinoline oxide derivative represented by the formula [III], particularly preferably the quinoline oxide derivative represented by the formula [III] can be extracted with an organic solvent such as methanol, ethanol, acetonitrile or the like, if necessary.
[0043]
In the method for analyzing a quinoline oxide derivative according to the present invention, the amount of the quinoline oxide derivative is determined by measuring the fluorescence intensity of the quinoline oxide derivative represented by the general formulas [I], [II] and [III] in the above reaction formula. It can be done by seeking. In addition, the analysis method itself can be performed using the method conventionally used in the said technical field.
As described above, when the quinoline oxide derivative is extracted with an organic solvent, this may reduce the reproducibility in the determination of the quinoline oxide derivative.
However, in this case, it is preferable to analyze by adding an internal standard substance. Here, as the internal standard substance, for example, a substance having an indole skeleton similar to an indole derivative, which is fluorescently derivatized by oxidation and gives a good peak on a chromatogram, such as 5-methoxyindole-3- Acetic acid (MIAA) or the like can be used.
[0044]
Furthermore, the quinoline oxide derivative analyzer according to the present invention basically includes an oxidation part that performs the oxidation reaction to obtain the quinoline oxide derivative, and measures the fluorescence intensity of the obtained quinoline oxide derivative to measure the quinoline oxide derivative. A quinoline oxide derivative measurement unit for determining the amount of the derivative.
For the measurement part, for example, micro HPLC (high performance liquid chromatography) is preferably used, and the analysis is preferably performed with high sensitivity.
[0045]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Example 1 Synthesis Method of Melatonin Oxide (MEL oxide: N-[(6-Methoxy-4-oxo-1,4-dihydroquinolin-3-yl) methyl] acetamide) Melatonin (MEL) 150 mg (610 μmol) of methanol The solution (600 μl) was dissolved in 15 ml of a 100 mM sodium carbonate aqueous solution, and 400 μl of 3M hydrogen peroxide was added dropwise every 10 minutes for 15 hours while stirring the mixture at 80 ° C. while stirring. After completion of the reaction, extraction was performed using a solid-phase cartridge, the resulting methanol solution was distilled off under reduced pressure, and the residue was recrystallized from water to obtain colorless needle crystals (40.12 mg, 163 μmol, Yield 25.2%).
The instrumental analysis results of the obtained melatonin oxide are shown in Table 1 below. The 1 H-NMR and 13 C-NMR are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
[0046]
Example 2: Synthesis of ethyl oxide (N-[(6-methoxy-4-oxo-1,4-dihydroquinolin-3-yl) methyl] propionamide) Melatonin ethyl analog 150 mg in methanol (600 μl) was added to 100 mM. It melt | dissolved in 15 ml of sodium carbonate aqueous solution, and 400 microliters of 3M hydrogen-peroxide solutions were dripped every 15 minutes for 15 hours, stirring this liquid mixture while heating at 80 degreeC. After completion of the reaction, extraction was performed using a solid phase cartridge, the obtained methanol solution was distilled off under reduced pressure, and the residue was recrystallized from water to obtain crystals (40.66 mg, 156 μmol, yield 25. 6%). The instrumental analysis results of the obtained compound are shown in Table 1 below.
[0047]
Example 3 Synthesis Method of Propyloxide (N-[(6-Methoxy-4-oxo-1,4-dihydroquinolin-3-yl) methyl] butanamide) 150 mg of melatonin propyl analog was reacted in the same manner as in Example 2. Recrystallization from methanol gave propyl oxide as crystals (35.59 mg, 130 μmol, yield 22.5%). The instrumental analysis results of the obtained compound are shown in Table 1 below.
[0048]
Example 4: Synthesis of isopropyl oxide (N-[(6-methoxy-4-oxo-1,4-dihydroquinolin-3-yl) methyl] isobutanamide) 18 mg of melatonin isopropyl analog was prepared in the same manner as in Example 2. The reaction was performed for a period of time, and recrystallization from methanol gave isopropyl oxide as crystals (51.999 mg, 189 μmol, yield 32.9%). The instrumental analysis results of the obtained compound are shown in Table 1 below.
[0049]
Example 5: Synthesis of tert-butyl oxide (N-[(6-methoxy-4-oxo-1,4-dihydroquinolin-3-yl) methyl] tert-butylcarbontanamide) Reaction was carried out in the same manner as in Example 4, and recrystallization from methanol gave tert-butyl oxide as crystals (58.58 mg, 203 μmol, yield 37.2%). The instrumental analysis results of the obtained compound are shown in Table 1 below.
[0050]
[Table 1]
Example 6
2M sodium carbonate and 100 mM hydrogen peroxide aqueous solution were added to 5-methoxytryptamine and heated at 100 ° C. for 30 minutes to obtain an amine compound ([I]: R = amino). As a result of measuring the fluorescence intensity at this time, strong fluorescence having an excitation maximum wavelength of 245 nm and a fluorescence maximum wavelength of 380 nm was observed.
[0052]
Experimental Example 1: X-ray diffraction analysis of melatonin oxide For the X-ray diffraction analysis of the compound obtained in Example 1, the above compound was dissolved in an aqueous methanol solution (water / methanol = 10: 1 (v / v)) under mild conditions. ) And recrystallized.
As a result of X-ray diffraction analysis, it was confirmed that this compound was melatonin oxide (N-[(6-methoxy-4-oxo-1,4-dihydroquinolin-3-yl) methyl] acetamide) (FIG. 3). ). In addition, Table 2 shows the analysis results of the melatonin oxide crystals obtained by X-ray diffraction analysis.
[0053]
[Table 2]
Experimental Example 2: Fluorescence of Melatonin Oxide and Its Analog Oxide Excitation / fluorescence spectrum at 10 μM was measured for melatonin oxide and its analog oxide using a 10% methanol aqueous solution as a solvent. Further, a UV spectrum was measured, and a molar extinction coefficient at an absorption maximum wavelength of 245 nm was calculated. The results are shown in Table 3 below.
[0055]
[Table 3]
Experimental Example 3: Fluorescence properties of melatonin oxide Melatonin oxide was measured for maximum fluorescence excitation / emission wavelength and relative fluorescence intensity (RFI) of melatonin oxide in various organic solvents to determine the sensitivity of melatonin by reversed-phase HPLC. The fluorescence characteristics of were examined. As the organic solvent, methanol, ethanol, and acetonitrile widely used for reverse phase HPLC were used. The results are shown in Table 4. From this result, it was found that in the tested organic solvent, the fluorescence intensity became weaker as the solvent concentration increased, whereas the maximum fluorescence excitation / emission wavelength did not change.
[0057]
[Table 4]
Experimental Example 4: Preparation of mouse pineal body sample The mouse was anesthetized with ethyl ether, and then the whole pineal body was excised, placed in 500 μl of a methanol solution containing 60 pM MIAA, and homogenized on ice at 1000 rpm for 20 minutes. The obtained homogenate was centrifuged at 4500 × g for 5 minutes, and 400 μl of the supernatant was dried. To the residue, 40 μl of water, 2.5 μl of 4M sodium carbonate aqueous solution, and 250 mM hydrogen peroxide water were added and heated at 100 ° C. for 30 minutes. Melatonin oxide obtained from the treated reaction solution was extracted three times with 150 μl of ethyl acetate to separate melatonin oxide from the hydrophilic biological material in the cells. The obtained organic phase was dried, 30 μl of 5% acetonitrile aqueous solution was added to the residue, and 5 μl of the resulting solution was injected into the HPLC system. The obtained results are shown in FIGS.
A calibration curve was prepared as follows. The whole pineal gland was removed from 15 ICR mice, placed in 7.5 ml of methanol solution containing 60 pM MIAA, homogenized together, and the resulting homogenate was centrifuged. 0.04 nM, 0.2 nM, 1 nM, and 10 nM melatonin methanol solution (30 μl) were added to 400 μl of the obtained supernatant and then dried. The resulting residue was derivatized and analyzed as described above.
[0059]
As described above, the fluorescence of the oxidized mixture of melatonin is different from that of melatonin, and this property can identify melatonin with high sensitivity. The melatonin oxide according to the present invention was identified by intermittently adding hydrogen peroxide to melatonin under alkaline conditions using sodium carbonate or the like. As the oxidation reaction proceeds, the fluorescence intensity at the fluorescence / excitation wavelength (380 nm, 245 nm) increases, whereas the fluorescence intensity of melatonin itself at the fluorescence / excitation wavelength (330 nm, 280 nm) decreases. After the melatonin oxide was purified, colorless crystals were obtained. This crystal has a maximum absorption wavelength of 245 nm and has the same spectrum as the fluorescence excitation spectrum and emission spectrum of the reaction mixture of melatonin (FIG. 6). Furthermore, this compound has the same retention time as the melatonin analyte in solid phase HPLC.
[0060]
As described above, melatonin oxides and melatonin analog oxides according to the present invention, for example, ethyl analogs, n-propyl analogs, isopropyl analogs, tert-butyl analogs, and the like are useful for microanalysis of melatonin. In addition, the method for analyzing a quinoline oxide derivative and its analyzer according to the present invention can be effectively used for the microanalysis of melatonin.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a 1 H-NMR spectrum of melatonin oxide.
FIG. 2 shows a 13 C-NMR spectrum of melatonin oxide.
FIG. 3 is a diagram showing the molecular structure of melatonin oxide based on X-ray diffraction analysis.
FIG. 4 is a diagram showing a chromatogram of a melatonin derivative of an endogenous mouse pineal body when 5-methoxyindole-3-acetic acid (MIAA) is not added. In the figure, (A, B) shows the case where endogenous melatonin of ICR mouse pineal body was prepared and analyzed, and (C) shows the case where a standard mixture of melatonin derivative and MIAA was analyzed.
FIG. 5 shows chromatograms of melatonin derivatives of different mouse pineal glands when MIAA is used as an internal standard substance.
FIG. 6 is a graph showing an excitation / fluorescence spectrum of melatonin reaction solution and melatonin oxide. (A) shows excitation and fluorescence spectra when melatonin is oxidized with hydrogen peroxide in the presence of sodium carbonate at 100 ° C. for 30 minutes, and (B) excitation when melatonin oxide is dissolved in a 10% aqueous methanol solution. -The fluorescence spectrum is shown.
FIG. 7 is a graph showing chromatograms of the melatonin derivative (A) and the obtained melatonin oxide (B).
Claims (10)
で表されるキノリンオキシド化合物であり、前記インドール化合物が、下記の一般式［V］
で表わされるインドール化合物であることを特徴とするキノリンオキシド化合物の分析方法。The method for analyzing a quinoline oxide compound according to claim 1, wherein the quinoline oxide compound is represented by the following general formula [II]:
A quinoline oxide compound represented by the general formula [V]:
A method for analyzing a quinoline oxide compound, which is an indole compound represented by the formula:
前記インドール化合物が式［VI］
The indole compound is represented by the formula [VI]
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