JP4597573B2 - Compound, method for producing compound and method for detecting apoptotic cell - Google Patents

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Description

本発明は、新規化合物、その製造方法及びアポトーシス細胞検出方法に関する。   The present invention relates to a novel compound, a method for producing the same, and a method for detecting apoptotic cells.

細胞の形状や各種状態を検出するために種々の蛍光発色手法が有効に用いられている。例えば、特定抗原に対する抗体に蛍光標識を施した蛍光抗体や、特定状態の細胞をよく染色する蛍光染料などが広く用いられている。
近年、予めプログラムされた細胞死であると共に重要な生命現象のひとつであるアポトーシスに関する研究が進められている。アポトーシスは、外的損傷による細胞死(ネクローシス)とは異なる現象であり、アポトーシスの現象を特定するには、ネクローシスと区別する必要がある。その一方で、アポトーシス現象には、亜鉛イオンが関与していることが確認されている。このため、この知見に基づいて亜鉛感受性の蛍光化合物をプローブとして使用し、アポトーシスをネクローシスと精度よく区別することが行われている。また亜鉛は生体に必須の元素であるため、種々の生命現象に深く関与していることがわかっている。
Various fluorescent coloring methods are effectively used to detect the shape and various states of cells. For example, fluorescent antibodies in which an antibody against a specific antigen is fluorescently labeled, or fluorescent dyes that stain cells in a specific state are widely used.
In recent years, research on apoptosis, which is one of important life phenomena as well as pre-programmed cell death, has been advanced. Apoptosis is a phenomenon different from cell death due to external damage (necrosis), and it is necessary to distinguish it from necrosis in order to identify the phenomenon of apoptosis. On the other hand, it has been confirmed that zinc ions are involved in the apoptosis phenomenon. For this reason, based on this finding, a zinc-sensitive fluorescent compound is used as a probe to accurately distinguish apoptosis from necrosis. In addition, since zinc is an essential element for living organisms, it is known that zinc is deeply involved in various life phenomena.

このような亜鉛イオンによって蛍光発色可能な亜鉛蛍光プローブとしては、ダンシルサイクレン(dansylamidodethylcyclen)など下記に示されるようなものが広く用いられている(例えば、非特許文献1乃至4及び特許文献1参照)。   As such a zinc fluorescent probe capable of fluorescent coloration by zinc ions, those shown below such as dansylamidodethylcyclen are widely used (for example, see Non-Patent Documents 1 to 4 and Patent Document 1). ).

Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003, 100(7), 3731Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003, 100 (7), 3731 J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 1778-1787J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 1778-1787 J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 3889-3895J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 3889-3895 J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 712-713J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 712-713 特開2000−239272号公報JP 2000-239272 A

しかしながら、生体には亜鉛イオンのほかに種々のイオンが存在しているため、微量の亜鉛イオンを効果的に検出するには、高感度且つ短時間で生理的条件下にて亜鉛イオンに選択的に反応して錯体を形成し、且つ強く蛍光発色する必要がある。また、細胞を対象とする場合、血液細胞などではpH7.4の弱アルカリ性を示すことが多いが、好酸球など、細胞によってはより低いpHを示すものもある。各種の細胞に対して同様に蛍光プローブとして用いる場合には、錯体形成ができるだけ広いpH範囲で生じることと、錯体形成前の化合物のみの蛍光強度ができるだけ低いことが要求されている。さらに、このような亜鉛イオンが深く関与しているアポトーシス過程にある細胞を、選択的に染色することが要請されている。   However, since there are various ions in addition to zinc ions in living organisms, in order to detect small amounts of zinc ions effectively, they are highly sensitive and selective for zinc ions under physiological conditions in a short time. It is necessary to form a complex by reacting with, and to strongly fluoresce. When cells are targeted, blood cells and the like often show weak alkalinity at pH 7.4, but some cells such as eosinophils have a lower pH. Similarly, when used as a fluorescent probe for various cells, it is required that complex formation occurs in as wide a pH range as possible and that the fluorescence intensity of only the compound before complex formation is as low as possible. Furthermore, it is required to selectively stain cells in the apoptotic process in which such zinc ions are deeply involved.

従って、本発明の目的は、亜鉛イオンを広いpH範囲で良好に検出することができる化合物及び蛍光プローブを提供することである。
また本発明の他の目的は、アポトーシス細胞のみを良好に検出することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a compound and a fluorescent probe that can detect zinc ions well in a wide pH range.
Another object of the present invention is to satisfactorily detect only apoptotic cells.

本発明の化合物は、下記一般式(I)及び(II)で表される化合物である。   The compounds of the present invention are compounds represented by the following general formulas (I) and (II).

[式(I)及び(II)中、R1、R2、R3、R4及びR5は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、スルホニルアミド基、スルホニルアルキル基、低級アルキル基又はXNR7(XはSO2又はハロゲンを表し、R7は炭素数1〜3までのアルキル基を表す)を表し;R8、R9及びR10はそれぞれ独立に水素原子又は低級アルキル基を示し;m〜qはそれぞれ独立に2または3を示し;rは1または2を示し;Y-はハロゲンアニオン、硝酸イオン、硫酸イオンまたはカルボン酸イオンを表す。] [In the formulas (I) and (II), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a sulfonylamide group, a sulfonylalkyl group, a lower alkyl group or XNR 7. (X represents SO 2 or halogen, R 7 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms); R 8 , R 9 and R 10 each independently represents a hydrogen atom or a lower alkyl group; ˜q each independently represents 2 or 3, r represents 1 or 2, and Y represents a halogen anion, a nitrate ion, a sulfate ion or a carboxylate ion. ]

本発明の上記一般式(II)で表される化合物の製造方法は、上記一般式(I)で表される化合物を、亜鉛イオン存在下に配置すること、を含むことを特徴としている。
さらに本発明のアポトーシス細胞の検出方法は、上記一般式(I)で表される化合物を、対象細胞へ添加する工程と、蛍光を発光させるための励起光を細胞に照射する工程と、蛍光染色されたアポトーシス細胞を検出する工程と、を含むことを特徴としている。
The method for producing a compound represented by the general formula (II) of the present invention is characterized by including disposing the compound represented by the general formula (I) in the presence of zinc ions.
Furthermore, the method for detecting apoptotic cells of the present invention comprises a step of adding the compound represented by the general formula (I) to the target cell, a step of irradiating the cell with excitation light for emitting fluorescence, and fluorescence staining. And a step of detecting the apoptotic cells formed.

本発明によれば、一般式(I)で表される化合物は亜鉛イオンに対して高選択性で短時間に錯体を形成して、強い蛍光強度を示す一般式(II)で表される化合物を生成する。これらの化合物のこのような特性は広いpH範囲で認められるので、亜鉛イオンを広いpH範囲で良好に検出することができる。
また上記の新規な化合物を用いることによって、亜鉛イオンが存在するアポトーシス細胞を良好に検出することができる。
According to the present invention, the compound represented by the general formula (I) is a compound represented by the general formula (II) which forms a complex in a short time with high selectivity to zinc ions and exhibits strong fluorescence intensity. Is generated. Since these characteristics of these compounds are observed in a wide pH range, zinc ions can be detected well in a wide pH range.
In addition, by using the above novel compound, apoptotic cells in which zinc ions are present can be detected well.

本発明の化合物は下記一般式(I)で表される化合物又はその塩である。   The compound of the present invention is a compound represented by the following general formula (I) or a salt thereof.

上記一般式(I)中、R1、R2、R3、R4及びR5は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、スルホニルアミド基、スルホニルアルキル基、低級アルキル基又はXNR7(XはSO2又はハロゲンを表し、R7は炭素数1〜3までのアルキル基を表す)を表す。なお、ここでいう低級アルキル基には、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、合成容易性の観点からメチル基であることが特に好ましい。また式中XにかかるハロゲンとしてはCl、Br、Iを挙げることができる。Xとしては、SO2であることが好ましい。 In the above general formula (I), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, sulfonylamide group, sulfonylalkyl group, lower alkyl group or XNR 7 (X is Represents SO 2 or halogen, and R 7 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms). The lower alkyl group herein is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group from the viewpoint of ease of synthesis. Moreover, Cl, Br, and I can be mentioned as a halogen concerning X in a formula. X is preferably SO 2 .

このうち、合成の観点から、R1、R2及びR4はいずれも水素原子であること、R3がXNR7(XはSO2又はハロゲンを表し、R7はメチル基を表す)であることがそれぞれ好ましく、これらの両者を共に備えたものであることが特に好ましい。 Among these, from the viewpoint of synthesis, R 1 , R 2 and R 4 are all hydrogen atoms, and R 3 is XNR 7 (X represents SO 2 or halogen, and R 7 represents a methyl group). It is particularly preferable that both of them are provided.

また一般式(I)中、R8、R9及びR10はそれぞれ独立に水素原子又は低級アルキル基を示す。ここで低級アルキル基としては、上記で説明したものが該当する。合成容易性の観点から、R8、R9及びR10はいずれも水素原子であることが好ましい。一般式(I)中、m〜qはそれぞれ独立に2または3、好ましくは2であり、rは1または2を示し、好ましくは1である。 Moreover, in general formula (I), R <8> , R < 9 > and R < 10 > show a hydrogen atom or a lower alkyl group each independently. Here, as the lower alkyl group, those described above are applicable. From the viewpoint of ease of synthesis, R 8 , R 9 and R 10 are preferably all hydrogen atoms. In the general formula (I), m to q are each independently 2 or 3, preferably 2, and r represents 1 or 2, preferably 1.

一般式(I)の化合物は、塩であってもよい。塩としては、塩酸塩、シュウ化水素酸塩、シュウ酸塩などを挙げることができる。   The compound of general formula (I) may be a salt. Examples of the salt include hydrochloride, oxalate, and oxalate.

上記の一般式(I)に該当する化合物として特に好ましい化合物は、下記式(III)で表される化合物である。   A particularly preferable compound as the compound corresponding to the general formula (I) is a compound represented by the following formula (III).

本発明の化合物は、例えば、以下のようにして合成することができる。   The compound of the present invention can be synthesized, for example, as follows.

1,4,7−トリス(tert−ブトキシカルボニル)−サイクレン[1](3Boc−サイクレン)とキノリノール誘導体2を反応させて[3]とし、Boc基を含めた全ての保護基を脱保護することによって本発明の化合物[4]を得ることができる。   1,4,7-tris (tert-butoxycarbonyl) -cyclene [1] (3Boc-cyclene) and quinolinol derivative 2 are reacted to form [3] to deprotect all protecting groups including the Boc group. To obtain the compound [4] of the present invention.

本発明の一般式(II)で表される化合物は、上記一般式(I)で表される本発明の化合物と亜鉛イオンとで形成された錯体である。上記一般式(I)の化合物は、8−キノリノールを有するので、亜鉛イオンとの反応性が高く、亜鉛イオン存在下でキノリノールの酸素と窒素、および環状ポリアミン部の4つの窒素原子が亜鉛イオンに配位して、容易に錯体を形成する。錯体を形成した化合物(式(II))は、式(I)で表される化合物(リガンド)と比較して、強く蛍光発色する。このため、式(I)の化合物と亜鉛イオンとで形成された式(II)の化合物は共に、微量の亜鉛であっても有効に検出することができる感度のよい亜鉛蛍光プローブをとして利用することができる。   The compound represented by the general formula (II) of the present invention is a complex formed by the compound of the present invention represented by the above general formula (I) and a zinc ion. Since the compound of the above general formula (I) has 8-quinolinol, it has high reactivity with zinc ions, and in the presence of zinc ions, quinolinol oxygen and nitrogen, and four nitrogen atoms of the cyclic polyamine moiety become zinc ions. Coordinates to form a complex easily. The compound in which the complex is formed (formula (II)) emits fluorescence more strongly than the compound (ligand) represented by formula (I). For this reason, the compound of the formula (II) formed by the compound of the formula (I) and the zinc ion is used as a sensitive zinc fluorescent probe that can be effectively detected even with a small amount of zinc. be able to.

上記式(II)中、R1、R2、R3、R4及びR5は、それぞれ上記一般式(I)について定義されたものが、好ましい例示を含めて、そのまま該当する。また式中Yはハロゲンアニオン、硝酸イオン(NO )、硫酸イオンまたはカルボン酸イオンを表す。 In the above formula (II), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are as defined for the above general formula (I), including the preferred examples. In the formula, Y represents a halogen anion, a nitrate ion (NO 3 ), a sulfate ion or a carboxylate ion.

この一般式(II)で表される化合物は、上記式(I)の化合物を、亜鉛イオン存在下に配置することを含む方法によって製造することができる。
亜鉛イオン存在下に配置するとは、亜鉛イオンが存在する可能性のある系に、式(I)の化合物を添加すればよく、或いは、式(I)の化合物が存在する系に、亜鉛イオンが存在する可能性のある系を付加すればよい。亜鉛イオンが存在する可能性のある系とは、実際に亜鉛イオンが存在している場合のみならず、所定の反応によって系に亜鉛イオンが発生する場合も含む。
The compound represented by the general formula (II) can be produced by a method including disposing the compound of the above formula (I) in the presence of zinc ions.
Arranging in the presence of zinc ions means that the compound of formula (I) may be added to a system in which zinc ions may be present, or zinc ion is added to the system in which the compound of formula (I) is present. A system that may exist may be added. The system in which zinc ions may exist includes not only the case where zinc ions actually exist, but also the case where zinc ions are generated in the system by a predetermined reaction.

亜鉛イオン存在下に配置することには、式(I)の化合物を、例えば、亜鉛イオン放出性の細胞の培養系に添加することを挙げることができ、特に、アポトーシス初期に亜鉛イオンが生成されると考えられることから、アポトーシスを起こしている細胞の存在下に添加することができる。   Arranging in the presence of zinc ions can include, for example, adding the compound of formula (I) to a cell culture system that releases zinc ions, in particular, zinc ions are generated in the early stages of apoptosis. Therefore, it can be added in the presence of cells undergoing apoptosis.

式(I)の化合物を亜鉛イオン存在下に配置するために、化合物の水溶液を調整し、それを亜鉛イオンが存在する可能性のある溶液中に添加するか、あるいは、亜鉛イオンが存在する可能性のある溶液に上記で調整した化合物の水溶液を添加すれば良い。   In order to place the compound of formula (I) in the presence of zinc ions, an aqueous solution of the compound is prepared and added to a solution in which zinc ions may be present, or zinc ions may be present. What is necessary is just to add the aqueous solution of the compound prepared above to the solution with the property.

従って、本発明には、アポトーシス細胞の検出方法が含まれる。このアポトーシス細胞の検出方法は、上記式(I)の化合物を対象細胞へ添加する工程と、蛍光を発光させるための励起光を細胞に照射する工程と、蛍光染色されたアポトーシス細胞を検出する工程と、が含まれる。   Accordingly, the present invention includes a method for detecting apoptotic cells. The method for detecting apoptotic cells includes a step of adding a compound of the above formula (I) to a target cell, a step of irradiating the cells with excitation light for emitting fluorescence, and a step of detecting fluorescently stained apoptotic cells. And are included.

一般式(I)の化合物の対象細胞への添加は、対象細胞の培養系へ本発明の化合物の水溶液を添加すればよい。
また励起光の照射は、通常、蛍光染色に用いられている方法に従って行えばよい。一般的には、上記化合物を細胞に添加後、励起光の照射を行い、照射後に、本発明の亜鉛蛍光プローブの蛍光発色を検出することによって容易にアポトーシス細胞を検出することができる。亜鉛蛍光プローブの蛍光発色は、通常蛍光プローブを発色させる条件をそのまま適用すればよく、例えば330〜385nmの励起光を亜鉛蛍光プローブに照射すればよい。例えば上記式(II)で表される化合物では、330nmの励起光を照射することによって、528nmの蛍光を発色することができる(量子発光効率(Φ)=0.04)。
The compound of the general formula (I) may be added to the target cell by adding an aqueous solution of the compound of the present invention to the target cell culture system.
In addition, irradiation with excitation light may be performed in accordance with a method usually used for fluorescent staining. In general, apoptotic cells can be easily detected by adding excitation light after the compound is added to the cells and then detecting the fluorescence of the zinc fluorescent probe of the present invention after irradiation. For the fluorescent color development of the zinc fluorescent probe, the conditions for normal color development of the fluorescent probe may be applied as it is. For example, the zinc fluorescent probe may be irradiated with excitation light of 330 to 385 nm. For example, in the compound represented by the above formula (II), fluorescence of 528 nm can be developed by irradiating with excitation light of 330 nm (quantum emission efficiency (Φ) = 0.04).

また蛍光染色されているアポトーシス細胞の検出は、通常、蛍光染色に用いられている条件をそのまま適用することができる。特に、本発明の亜鉛蛍光プローブは、広いpH範囲において亜鉛イオンと容易に等量で反応して錯体を形成することができるため、細胞種にもよるが、検出時間を5〜30分、好ましくは30分とすることができる。また、検出時のpHとしてはいずれにおいて良好に検出することができるが、好ましくは、pH3.5以上、特に好ましくはpH4.0〜pH9.0とすることができる。pH3.5以下では、錯体形成の効率が低下するため、好ましくない。   For detection of apoptotic cells that have been fluorescently stained, the conditions usually used for fluorescent staining can be applied as they are. In particular, since the zinc fluorescent probe of the present invention can easily form a complex by reacting with zinc ions in an equal amount in a wide pH range, the detection time is preferably 5 to 30 minutes, depending on the cell type. Can be 30 minutes. In addition, the pH at the time of detection can be satisfactorily detected, but it is preferably pH 3.5 or more, particularly preferably pH 4.0 to pH 9.0. A pH of 3.5 or less is not preferable because the efficiency of complex formation decreases.

また、本発明の化合物を添加すると同時に又は連続して、死細胞を染色する他の蛍光染料を対象細胞へ添加する工程を含めても良い。これにより、より確実にアポトーシス細胞を検出することができる。このように併用して使用可能な蛍光染料としては、当業界で公知の蛍光染料が挙げられ、例えばヨウ化プロピジウムなどを挙げることができる。   Moreover, you may include the process of adding the other fluorescent dye which dye | stains a dead cell to an object cell simultaneously or continuously with the addition of the compound of this invention. Thereby, apoptotic cells can be detected more reliably. Examples of fluorescent dyes that can be used in combination in this way include fluorescent dyes known in the art, such as propidium iodide.

本発明の式(I)の化合物は、広いpHで使用可能であるため、アポトーシス細胞の検出に用いられる細胞には特に制限なく使用することができる。例えば、HeLa細胞、HL60細胞を挙げることができ、特に、アポトーシス初期の細胞を効果的に検出することができる。   Since the compound of the formula (I) of the present invention can be used in a wide pH range, it can be used without particular limitation for cells used for detection of apoptotic cells. For example, HeLa cells and HL60 cells can be mentioned, and in particular, cells in the early stage of apoptosis can be effectively detected.

以下に本発明の実施例について説明するが、これに限定されるものではない。また実施例中の%は、特に断らない限り、重量(質量)基準である。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto. Further,% in the examples is based on weight (mass) unless otherwise specified.

[実施例1]
化合物の合成
本発明の化合物の合成方法を、代表的な化合物を例に、以下に説明する。実施例中の化合物番号は、下記のスキーム中の化合物番号に対応している。
[Example 1]
Synthesis of Compound A method for synthesizing the compound of the present invention will be described below using typical compounds as examples. The compound numbers in the examples correspond to the compound numbers in the following scheme.

8−ベンゼンスルホニルオキシ−2−メチルキノリン−5−(N,N−ジメチル)スルホンアミド[2]の合成
8−ヒドロキシ−2−メチルキノリン−5−(N,N−ジメチル)スルホンアミド[1](1.7g,6.4mmol)をジクロロメタン13mlに溶かし0℃まで氷冷後、トリエチルアミン(780mg,7.7mmol,1.2eq)を加え、ベンゼンスルホニルクロライド(1.3g,7.1mmol,1.1eq)を1時間かけて滴下した。さらに室温で1.5時間撹拌し、水5mlを加えて0.5時間撹拌後、炭酸カリウム水溶液とジクロロメタンで抽出した。ジクロロメタン層を炭酸カリウムで脱水し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:AcOEt/n−ヘキサン=1:4)で精製して[2]を無色透明のアモルファスとして得た。(2.5g,6.1mmol,96%)
1H NMR (CDCl3) δ= 8.93(1H,J=8.7Hz,d), 8.10(1H,J=8.3Hz,d), 8.01(2H,J=8.3Hz,d), 7.73(1H,J=8.3Hz,d), 7.62(1H,J=7.6,1.4Hz,dd), 7.48 (2H,J=8.0,1.6Hz,dd), 7.35(1H,J=8.9Hz,d), 2.81(6H,s), 2.55(3H,s)
Synthesis of 8-benzenesulfonyloxy-2-methylquinoline-5- (N, N-dimethyl) sulfonamide [2] 8-hydroxy-2-methylquinoline-5- (N, N-dimethyl) sulfonamide [1] (1.7 g, 6.4 mmol) was dissolved in 13 ml of dichloromethane and cooled to 0 ° C. with ice, triethylamine (780 mg, 7.7 mmol, 1.2 eq) was added, and benzenesulfonyl chloride (1.3 g, 7.1 mmol, 1. 1 eq) was added dropwise over 1 hour. The mixture was further stirred at room temperature for 1.5 hours, added with 5 ml of water, stirred for 0.5 hours, and extracted with an aqueous potassium carbonate solution and dichloromethane. The dichloromethane layer was dehydrated with potassium carbonate and purified by silica gel chromatography (developing solvent: AcOEt / n-hexane = 1: 4) to obtain [2] as a colorless transparent amorphous. (2.5 g, 6.1 mmol, 96%)
1 H NMR (CDCl 3 ) δ = 8.93 (1H, J = 8.7 Hz, d), 8.10 (1H, J = 8.3 Hz, d), 8.01 (2H, J = 8.3 Hz) , D), 7.73 (1H, J = 8.3 Hz, d), 7.62 (1H, J = 7.6, 1.4 Hz, dd), 7.48 (2H, J = 8.0, 1.6 Hz, dd), 7.35 (1 H, J = 8.9 Hz, d), 2.81 (6 H, s), 2.55 (3 H, s)

8−ベンゼンスルホニルオキシ−5−(N,N−ジメチル)スルホンアミド−2−ブロモメチルキノリン[3]の合成
[2](1.5g,3.7mmol)を蒸留四塩化炭素190mlに溶かした。その後N−ブロモスクシンイミド(NBS)(380mg,2.6mmol,0.6eq)と2,2'−アゾビス−2−メチルプロピオニトリル(AIBN)(触媒量)を少量ずつ加えながら8時間還流した。室温まで放冷した後、溶媒を減圧留去し、残渣をジクロロメタンに溶かして炭酸ナトリウム/チオ硫酸ナトリウム=1:1飽和水溶液で洗浄した。水層をジクロロメタンで抽出し、ジクロロメタン層を合わせて無水硫酸ナトリウムで脱水した。溶媒を減圧留去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:AcOEt/n−ヘキサン=1:5)で精製し、無色透明のアモルファスとして[3]を得た。(250mg,0.52mmol,14%)。
1HNMR (CDCl3) δ=9.05(1H,J=9.0Hz,d), 8.18(1H,J=8.3Hz,d), 8.00(2H,J=8.5Hz,d), 7.80(1H,J=8.3Hz,d), 7.67(1H,J=8.9Hz, d), 7.65(1H, J=7.4), 7.52(2H,J=7.8Hz,t), 4.42(2H,s), 2.83(6H,s)
Synthesis of 8-benzenesulfonyloxy-5- (N, N-dimethyl) sulfonamido-2-bromomethylquinoline [3] [2] (1.5 g, 3.7 mmol) was dissolved in 190 ml of distilled carbon tetrachloride. Thereafter, N-bromosuccinimide (NBS) (380 mg, 2.6 mmol, 0.6 eq) and 2,2′-azobis-2-methylpropionitrile (AIBN) (catalytic amount) were added in small portions and refluxed for 8 hours. After cooling to room temperature, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was dissolved in dichloromethane and washed with a saturated aqueous solution of sodium carbonate / sodium thiosulfate = 1: 1. The aqueous layer was extracted with dichloromethane, and the dichloromethane layers were combined and dried over anhydrous sodium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (developing solvent: AcOEt / n-hexane = 1: 5) to obtain [3] as a colorless transparent amorphous. (250 mg, 0.52 mmol, 14%).
1 HNMR (CDCl 3 ) δ = 9.05 (1H, J = 9.0 Hz, d), 8.18 (1H, J = 8.3 Hz, d), 8.00 (2H, J = 8.5 Hz, d), 7.80 (1H, J = 8.3 Hz, d), 7.67 (1H, J = 8.9 Hz, d), 7.65 (1H, J = 7.4), 7.52 ( 2H, J = 7.8 Hz, t), 4.42 (2H, s), 2.83 (6H, s)

1−(8−ベンゼンスルホニルオキシ−5−(N,N−ジメチル)スルホンアミド−キノリニルメチル)−4,7,10−トリス(tert−ブトキシカルボニル)−1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン[5]の合成
3Boc−サイクレン[4](160mg,0.34mmol)(Kimura, E.; Aoki, S.; Koike, T.; Shiro, M. .J.Am.Chem.Soc. 1997, 119, 3068-3076)と[3](200mg,0.41mmol,1.2eq)をアセトニトリル50mlに溶かし、炭酸ナトリウム(60mg,0.6mmol,1.7eq)の存在下、60℃で1日撹拌した。室温まで放冷し不要物をろ去した後、溶媒を減圧留去し、シリカゲルクラマトグラフィー(展開溶媒:MeOH/CH2Cl2=1:80)で精製して、[5]を薄黄色のアモルファスとして得た。(260mg,0.29mmol,93%)
1HNMR (CDCl3) δ=8.96(1H, J=8.9Hz,d), 8.11(1H, J=8.0Hz, d), 8.00(2H, J = 7.1, 1.2Hz, dd), 7.65 (1H, J=4.4, t), 7.61 (2H, J = 8.3, d), 7.53(2H, J=8.0Hz,t), 3.96(2H,s), 2.34−3.56(13H,br), 2.79−2.83(10H,br), 1.42−1.54 (35H, br).
1- (8-Benzenesulfonyloxy-5- (N, N-dimethyl) sulfonamido-quinolinylmethyl) -4,7,10-tris (tert-butoxycarbonyl) -1,4,7,10-tetraazacyclododecane Synthesis of [5] 3Boc-cyclen [4] (160 mg, 0.34 mmol) (Kimura, E .; Aoki, S .; Koike, T .; Shiro, M.. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119 , 3068-3076) and [3] (200 mg, 0.41 mmol, 1.2 eq) were dissolved in 50 ml of acetonitrile and stirred at 60 ° C. for 1 day in the presence of sodium carbonate (60 mg, 0.6 mmol, 1.7 eq). . After allowing to cool to room temperature and filtering off unwanted materials, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (developing solvent: MeOH / CH 2 Cl 2 = 1: 80) to obtain [5] as a pale yellow Obtained as amorphous. (260 mg, 0.29 mmol, 93%)
1 HNMR (CDCl 3 ) δ = 8.96 (1H, J = 8.9 Hz, d), 8.11 (1H, J = 8.0 Hz, d), 8.00 (2H, J = 7.1) 1.2 Hz, dd), 7.65 (1H, J = 4.4, t), 7.61 (2H, J = 8.3, d), 7.53 (2H, J = 8.0 Hz, t) ), 3.96 (2H, s), 2.34-3.56 (13H, br), 2.79-2.83 (10H, br), 1.42-1.54 (35H, br).

1−(8−ヒドロキシ−5−(N,N−ジメチル)スルホンアミド−キノリニルメチル)−4,7,10−トリス(tert−ブトキシ−カルボニル)−1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン[6]の合成
[5](1.0g,1.1mmol)をメタノール40mlに溶かし、28%アンモニア水溶液35mlを加えて5日間還流した。溶媒を除去し、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:MeOH/CH2Cl2=1:100)で精製し、[6]を薄黄色のアモルファスとして得た。(820mg,1.1mmol,97%)
1- (8-hydroxy-5- (N, N-dimethyl) sulfonamido-quinolinylmethyl) -4,7,10-tris (tert-butoxy-carbonyl) -1,4,7,10-tetraazacyclododecane [ Synthesis of 6] [5] (1.0 g, 1.1 mmol) was dissolved in 40 ml of methanol, 35 ml of 28% aqueous ammonia solution was added, and the mixture was refluxed for 5 days. The solvent was removed, and the residue was purified by silica gel chromatography (developing solvent: MeOH / CH 2 Cl 2 = 1: 100) to obtain [6] as a pale yellow amorphous. (820 mg, 1.1 mmol, 97%)

1H−NMR (CD3OD) δ=9.01 (1H,J=9.0Hz,d), 8.10 (1H,J=8.5Hz,d), 7.75 (1H,J=8.5Hz,d), 7.20 (1H,J=8.3Hz,d), 4.12 (2H,s), 3.31−3.64 (10H,br), 3.30 (5H,s), 2.68−2.77 (10H, br), 0.91−1.49 (30H, br)
13C−NMR (CD3OD) δ=159.6, 159.2, 157.9, 157.5, 157.4, 140.9, 139.2, 135.4, 134.0, 126.2, 125.8, 123.0, 120.7, 115.4, 110.2, 97.3, 95.6, 95.5, 81.3, 81.2, 59.1, 57.7, 57.5, 57.4, 56.1, 56.0, 37.8, 29.1, 28.9, 17.8, 17.6, 17.5, 17.3, 17.2, 17.1, 16.9, 11.1
1 H-NMR (CD 3 OD) δ = 9.01 (1H, J = 9.0 Hz, d), 8.10 (1H, J = 8.5 Hz, d), 7.75 (1H, J = 8 .5Hz, d), 7.20 (1H, J = 8.3 Hz, d), 4.12 (2H, s), 3.31-3.64 (10H, br), 3.30 (5H, s) ), 2.68-2.77 (10H, br), 0.91-1.49 (30H, br)
13 C-NMR (CD 3 OD) δ = 159.6, 159.2, 157.9, 157.5, 157.4, 140.9, 139.2, 135.4, 134.0, 126.2 , 125.8, 123.0, 120.7, 115.4, 110.2, 97.3, 95.6, 95.5, 81.3, 81.2, 59.1, 57.7, 57 .5, 57.4, 56.1, 56.0, 37.8, 29.1, 28.9, 17.8, 17.6, 17.5, 17.3, 17.2, 17.1 , 16.9, 11.1

1−(8−ヒドロキシ−5−(N,N−ジメチル)スルホンアミド−キノリニルメチル)−1,4,7,10−テトラアザシクロドデカンテトラヒドロクロリド塩[7]の合成
[6](500mg,0.68mmol)をメタノール60mlに溶かし、氷冷下1N塩酸(15ml,22eq)を加えて一時間撹拌し、さらに60℃で2日間撹拌した。溶媒を減圧留去し、水とエタノールから再結晶して、[7]を黄色針状晶として得た(390mg,0.61mmol,89%)。
1HNMR (D2O) δ=9.00(1H,J=9.0,d), 8.17(1H,J=8.6Hz,d), 7.66(1H,J=9.0,d),7.34(1H,J=3.3Hz,d), 4.24(1H,s), 3.08−3.37(16H,br), 2.81(6H,s)
13CNMR (D2O) δ=161.2, 159.8, 141.0, 137.8, 135.7, 128.3, 126.3, 123.7, 113.7, 98.7, 60.4, 52.3, 47.3, 45.3, 44.9, 39.6
元素分析 理論値 C : 37.95 %, H : 6.74 %, N : 13.02 %, S : 4.97
測定値 C : 37.50 %, H : 7.23 %, N : 13.21 %, S : 5.39
Synthesis of 1- (8-hydroxy-5- (N, N-dimethyl) sulfonamido-quinolinylmethyl) -1,4,7,10-tetraazacyclododecane tetrahydrochloride salt [7] [6] (500 mg, 0. 68 mmol) was dissolved in 60 ml of methanol, 1N hydrochloric acid (15 ml, 22 eq) was added under ice cooling, and the mixture was stirred for 1 hour, and further stirred at 60 ° C. for 2 days. The solvent was distilled off under reduced pressure and recrystallization from water and ethanol gave [7] as yellow needles (390 mg, 0.61 mmol, 89%).
1 HNMR (D 2 O) δ = 9.00 (1H, J = 9.0, d), 8.17 (1H, J = 8.6 Hz, d), 7.66 (1H, J = 9.0) , D), 7.34 (1H, J = 3.3 Hz, d), 4.24 (1H, s), 3.08-3.37 (16H, br), 2.81 (6H, s)
13 CNMR (D 2 O) δ = 161.2, 159.8, 141.0, 137.8, 135.7, 128.3, 126.3, 123.7, 113.7, 98.7, 60 .4, 52.3, 47.3, 45.3, 44.9, 39.6
Elemental analysis Theoretical value C: 37.95%, H: 6.74%, N: 13.02%, S: 4.97
Measurement C: 37.50%, H: 7.23%, N: 13.21%, S: 5.39

1−(8−ヒドロキシ−5−(N,N−ジメチル)スルホンアミド−キノリニルメチル)−1,4,7,10−テトラアザシクロドデカンZn(NO3)錯体の合成[8]の合成
[7](40mg,0.062mmol)を水10mlに溶かし、水3mlに溶かした過塩素酸亜鉛六水和物(27mg,0.072mmol)を少しずつ加えた。水酸化ナトリウム水溶液でpH7.5に合わせ、不要物をろ去した後、室温で減圧濃縮して、[8]を黄色直方体結晶として得た。(15 mg, 0.025 mmol, 40 %)
1HNMR (D2O) δ= 9.00 (1H, J=9.2, d), 8.09 (1H, J=8.8Hz, d), 7.65 (1H, J=8.8, d), 6.96 (1H, J=8.8Hz, d), 4.32 (1H, s), 3.25−2.78 (16H, m), 2.73 (6H, s)
元素分析 理論値 C : 40.01 %, H : 5.20 %, N : 14.00 %, S : 5.34 %
測定値 C : 39.92 %, H : 5.19 %, N : 13.89 %, S : 5.48 %
Synthesis of 1- (8-hydroxy-5- (N, N-dimethyl) sulfonamido-quinolinylmethyl) -1,4,7,10-tetraazacyclododecane Zn (NO 3 ) complex Synthesis of [8] [7] (40 mg, 0.062 mmol) was dissolved in 10 ml of water, and zinc perchlorate hexahydrate (27 mg, 0.072 mmol) dissolved in 3 ml of water was added little by little. The pH was adjusted to 7.5 with an aqueous sodium hydroxide solution, and unnecessary substances were removed by filtration, followed by concentration under reduced pressure at room temperature to obtain [8] as yellow cuboid crystals. (15 mg, 0.025 mmol, 40%)
1 HNMR (D 2 O) δ = 9.00 (1H, J = 9.2, d), 8.09 (1H, J = 8.8 Hz, d), 7.65 (1H, J = 8.8) D), 6.96 (1H, J = 8.8 Hz, d), 4.32 (1H, s), 3.25-2.78 (16H, m), 2.73 (6H, s)
Elemental analysis Theoretical value C: 40.01%, H: 5.20%, N: 14.00%, S: 5.34%
Measurement value C: 39.92%, H: 5.19%, N: 13.89%, S: 5.48%

実施例1で合成されたキノリノールサイクレン[7]と亜鉛イオンの1対1錯体のX線結晶構造解析を行った。その結果を図1に示す。これにより、キノリノール部の水酸基が脱プロトン化され、亜鉛イオンに配位していることが証明された。   X-ray crystal structure analysis of a one-to-one complex of quinolinol cyclen [7] and zinc ion synthesized in Example 1 was performed. The result is shown in FIG. This proved that the hydroxyl group of the quinolinol part was deprotonated and coordinated to the zinc ion.

[実施例2]
化合物の蛍光特性
実施例1で合成されたキノリノールサイクレン[7]の蛍光特性について調べた。
5μMのキノリノールサイクレン[7]を10mMのHEPES水溶液(pH7.4,I=0.1(NaNO3))に溶解し、338nMを励起波長として各波長における蛍光スペクトルを、蛍光光度分光計(日本分光社製)で測定した。結果を図2および図3に示す。
[Example 2]
Fluorescence properties of the compound The quinolinol cyclen [7] synthesized in Example 1 was examined for fluorescence properties.
5 μM quinolinol cyclen [7] was dissolved in a 10 mM HEPES aqueous solution (pH 7.4, I = 0.1 (NaNO 3 )), and the fluorescence spectrum at each wavelength with 338 nM as the excitation wavelength was measured with a fluorescence spectrophotometer (Japan). (Manufactured by Spectroscopic Co.). The results are shown in FIG. 2 and FIG.

図2に示されるように、錯体形成前のキノリノールサイクレンの蛍光スペクトルは、400nm〜700nmにわたってほとんどピークが認められなかった(Φ=0.002)。これに対して亜鉛イオンと錯体を形成すると、512nmに最大強度を有する蛍光スペクトルを示した(Φ=0044)。また、図3に示されるように、励起波長338nmとし蛍光波長512nmとしたとき、蛍光発色の強度は、亜鉛イオンの濃度に依存して強くなり、等量で最大となることが示された。このとき錯体形成前と比較して17倍にまで蛍光強度が増大した。   As shown in FIG. 2, in the fluorescence spectrum of quinolinol cyclen before complex formation, almost no peak was observed from 400 nm to 700 nm (Φ = 0.002). On the other hand, when a complex was formed with zinc ions, a fluorescence spectrum having a maximum intensity at 512 nm was shown (Φ = 0044). In addition, as shown in FIG. 3, when the excitation wavelength is 338 nm and the fluorescence wavelength is 512 nm, the intensity of fluorescence color development increases depending on the concentration of zinc ions, and is the maximum at the same amount. At this time, the fluorescence intensity increased to 17 times that before the complex formation.

従って、本実施例のキノリノールサイクレンは、亜鉛イオンと1:1で錯体を形成することができ、蛍光波長512nm(励起波長338nm)で17倍まで蛍光強度が増大することが明らかとなった。また512nmでの蛍光強度は亜鉛イオンの量に依存して変化するので、亜鉛イオンの濃度を定量的に測定することができる。   Therefore, it was revealed that the quinolinol cyclene of this example can form a complex with zinc ions at a ratio of 1: 1, and the fluorescence intensity increases up to 17 times at a fluorescence wavelength of 512 nm (excitation wavelength of 338 nm). Further, since the fluorescence intensity at 512 nm changes depending on the amount of zinc ions, the concentration of zinc ions can be measured quantitatively.

[実施例3]
亜鉛選択性
(1)各種金属イオンに対する選択性
次に本実施例の化合物の亜鉛選択性を評価した。
種々の金属イオン(5μM又は5mM)を含む100mMのHEPES(pH7.5、I=0.1(NaNO3))に5μMの実施例1のキノリノールサイクレンを添加して、励起波長338nm、蛍光波長512nmとして蛍光強度を前記同様にして測定した。結果を図4に示す。
[Example 3]
Zinc Selectivity (1) Selectivity for Various Metal Ions Next, the zinc selectivity of the compound of this example was evaluated.
Add 5 μM of the quinolinol cyclen of Example 1 to 100 mM HEPES (pH 7.5, I = 0.1 (NaNO 3 )) containing various metal ions (5 μM or 5 mM), excitation wavelength 338 nm, fluorescence wavelength The fluorescence intensity was measured in the same manner as described above at 512 nm. The results are shown in FIG.

図4に示されるように、亜鉛イオン存在下では17倍まで蛍光強度が増加するのに対して、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの生体に多く存在するイオンや、アルミニウムイオンや銀イオンなどの各種金属イオンに対して蛍光強度が上がらないことが示された。   As shown in FIG. 4, the fluorescence intensity increases up to 17 times in the presence of zinc ions, whereas ions that are present in a living body such as calcium ions and magnesium ions, and various metals such as aluminum ions and silver ions. It was shown that the fluorescence intensity does not increase with respect to ions.

(2)ダンシルサイクレンとの比較
また亜鉛イオン及び銅イオンに関して、既存の亜鉛蛍光プローブであって広く使用されているダンシルサイクレン(ダンシルアミドエチルサイクレン;同仁化学社製)と、本実施例1のキノリノールサイクレンと比較した。ダンシルサイクレンの亜鉛錯体の蛍光特性は、励起波長323nm及び蛍光波長528nmであり、亜鉛イオンに対する解離定数はpH7.4で8pM(logKapp=11.1)であることがわかっている。
(2) Comparison with dansyl cyclen In addition, with respect to zinc ions and copper ions, dansyl cyclen (dansylamidoethylcyclen; manufactured by Dojin Chemical Co., Ltd.), which is an existing zinc fluorescent probe and widely used, is shown in this example. Comparison with 1 quinolinol cyclen. The fluorescence characteristics of the dansylcyclene zinc complex are found to have an excitation wavelength of 323 nm and a fluorescence wavelength of 528 nm, and the dissociation constant for zinc ions is 8 pM (log K app = 11.1) at pH 7.4.

5μMのキノリノールサイクレンを含む10mMのHEPES(pH7.5)に、亜鉛イオン又は銅イオンを1μMずつ添加して、前記と同様にして蛍光スペクトルを測定した。結果を図5に示す。   Zinc ions or copper ions were added by 1 μM each to 10 mM HEPES (pH 7.5) containing 5 μM quinolinol cyclen, and the fluorescence spectrum was measured in the same manner as described above. The results are shown in FIG.

図5(A)に示されるように、本実施例のキノリノールサイクレンでは、512nmでの蛍光強度は、銅イオンに対して殆ど増強されないが、亜鉛イオンに対しては錯体を形成して17倍まで蛍光強度が増強された。これに対してダンシルサイクレンでは、図5(B)に示されるように、528nmの蛍光波長において亜鉛イオンに対する選択性はあるものの5倍までの増強効果しか示さなかった。
従って、本実施例のキノリノールサイクレンは、亜鉛イオンに対する選択性が高いだけでなく、従来の亜鉛蛍光プローブよりも3倍以上強い蛍光強度を示すことができ、精度よく亜鉛イオンを検出するために有効な亜鉛蛍光プローブであることが明らかになった。
As shown in FIG. 5 (A), in the quinolinol cyclen of this example, the fluorescence intensity at 512 nm is hardly enhanced with respect to copper ions, but a complex is formed with respect to zinc ions, which is 17 times higher. The fluorescence intensity was enhanced up to. On the other hand, as shown in FIG. 5 (B), dansyl cyclen showed only an enhancement effect up to 5 times the selectivity for zinc ions at a fluorescence wavelength of 528 nm.
Therefore, the quinolinol cyclen of this example not only has high selectivity to zinc ions, but also can exhibit fluorescence intensity that is three times or more stronger than conventional zinc fluorescent probes, in order to detect zinc ions with high accuracy. It proved to be an effective zinc fluorescent probe.

[実施例4]
pH依存の錯体形成
通常の細胞では7付近のpHを有しているが、細胞種によっては酸性域又はアルカリ性域のpHを有するものもある。このため、錯体を形成したときの蛍光プローブとしての安定性を各種のpH範囲で調べた。
[Example 4]
pH-dependent complex formation Normal cells have a pH of around 7, but some cell types have an acidic or alkaline pH. For this reason, the stability as a fluorescent probe when a complex was formed was examined in various pH ranges.

実施例3で用いられたダンシルサイクレン又は本実施例のキノリノールサイクレンを、それぞれ5μMで、pH3からpH12のpH緩衝液中に溶かし、その蛍光スペクトルを25℃で測定した。
結果を図6に示す。なお、本実施例のキノリノールサイクレンを図6(A)に、及びダンシルサイクレンを図6(B)に示し、それぞれにおいて、錯体を形成した亜鉛蛍光プローブを実線で示し、錯体形成前のものを破線で示す。
The dansyl cyclen used in Example 3 or the quinolinol cyclen of this example was dissolved in a pH buffer solution of pH 3 to pH 12 at 5 μM, respectively, and the fluorescence spectrum was measured at 25 ° C.
The results are shown in FIG. The quinolinol cyclen of this example is shown in FIG. 6 (A) and the dansyl cyclen is shown in FIG. 6 (B). In each, the zinc fluorescent probe in which the complex is formed is shown by a solid line, and the one before complex formation Is indicated by a broken line.

図6(A)に示されるように、本実施例のキノリノールサイクレンでは、pH3では、錯体を25%程度しか形成しないが、pHが上昇すると急激に錯体を形成するようになり、pH4ではほぼ100%が錯体を形成して亜鉛蛍光プローブとなることがわかった。本実施例のキノリノールサイクレンの亜鉛イオンに対する解離定数(Kd)は、pH7.4で1fM以下(pH6.2ではKd=8fM)であり(logKapp>15)、錯体形成速度(t1/2)は30msecであった。このため、pH4以上であれば、本実施例のキノリノールサイクレンと亜鉛イオンとが1:1で確実に且つ迅速に錯体を形成するので、亜鉛イオンを定量的に測定することができる。 As shown in FIG. 6 (A), in the quinolinol cyclen of this example, only about 25% of a complex is formed at pH 3, but a complex is rapidly formed when the pH is increased. It was found that 100% of the complex formed a zinc fluorescent probe. The dissociation constant (K d ) of the quinolinol cyclene of this example with respect to zinc ions is 1 fM or less at pH 7.4 (K d = 8 fM at pH 6.2) (log K app > 15), and the complex formation rate (t 1 / 2 ) was 30 msec. For this reason, if it is pH 4 or more, the quinolinol cyclene and zinc ion of a present Example will form a complex reliably and rapidly by 1: 1, Therefore A zinc ion can be measured quantitatively.

これに対して図6(B)に示されるように、ダンシルサイクレンでは、pH5から亜鉛イオンと錯体を形成し始めて、pH7.4でほぼ100%錯体を形成した。このため、約pH7以下では、亜鉛イオンが存在しても錯体を形成しない場合があり、定量的に亜鉛イオンを測定することが困難である。
また血液細胞などのpHであるpH7.4でのそれぞれのKdを比較すると、本実施例のキノリノールサイクレンが1fM以下に対して、ダンシルサイクレンが8fMであり、本実施例のキノリノールサイクレンの方が迅速に亜鉛を錯体を形成できることが明らかとなった。
さらに、図6(A)と図6(B)中、灰色で示した領域が、それぞれ本実施例のキノリノールサイクレンとダンシルサイクレンとの亜鉛イオンの定量可能領域である。本実施例のキノリノールサイクレンの方が、亜鉛イオン定量可能なpH領域が広いことがわかる。
On the other hand, as shown in FIG. 6 (B), dansyl cyclen started to form a complex with zinc ions from pH 5 and formed almost 100% complex at pH 7.4. For this reason, at about pH 7 or less, a complex may not be formed even if zinc ions are present, and it is difficult to measure zinc ions quantitatively.
Further, when the respective K d values at pH 7.4, which is the pH of blood cells, are compared, the quinolinol cyclen of this example is 1 fM or less, the dansyl cyclen is 8 fM, and the quinolinol cyclen of this example is. It was revealed that the zinc can form a complex with zinc more rapidly.
Furthermore, in FIG. 6 (A) and FIG. 6 (B), the area | region shown in gray is the area | region which can quantify the zinc ion of the quinolinol cyclene and dansyl cyclen of a present Example, respectively. It can be seen that the quinolinol cyclen of this example has a wider pH range in which zinc ions can be quantified.

従って、本実施例のキノリノールサイクレンは酸性域のpHであっても亜鉛イオンと錯体を形成することができるため、広い範囲のpHで定量的な亜鉛イオンの検出に用いることができる。   Therefore, since the quinolinol cyclen of this example can form a complex with zinc ions even at an acidic pH, it can be used for quantitative detection of zinc ions in a wide pH range.

[実施例5]
アポトーシス細胞の検出
10%ウシ胎児血清を補填したHBSS培地中でHeLaS3細胞(Cell Resource Center for Biomedical Research、東北大学)を1日間培養した後に、TNFα(1mg/ml)及びアクチノマイシンD(ActD、0.3μg/ml)を含むHBSS培地に交換し、6時間インキュベートして、アポトーシスを誘導した。
[Example 5]
Detection of apoptotic cells After culturing HeLaS3 cells (Cell Resource Center for Biomedical Research, Tohoku University) in HBSS medium supplemented with 10% fetal bovine serum for 1 day, TNFα (1 mg / ml) and actinomycin D (ActD, 0 The medium was changed to HBSS medium containing 3 μg / ml) and incubated for 6 hours to induce apoptosis.

インキュベート後の細胞に、実施例1のキノリノールサイクレン及びヨウ化プロピジウム(PI、Aldrich社製)をそれぞれ100μM、30μMの濃度で添加して、10分間インキュベートした後、蛍光顕微鏡(カール・ツァイス株式会社製)下で観察した。300〜350nmの励起光を照射してキノリノールサイクレンを励起し、一方、460〜490nmの励起光を照射してPIを励起した。結果を図7に示す。   To the cells after incubation, quinolinol cyclen and propidium iodide (PI, manufactured by Aldrich) of Example 1 were added at concentrations of 100 μM and 30 μM, respectively, and incubated for 10 minutes, followed by fluorescence microscopy (Carl Zeiss Co., Ltd.). Made). Quinolinol cyclene was excited by irradiating 300-350 nm excitation light, while PI was excited by irradiating 460-490 nm excitation light. The results are shown in FIG.

図7(A)〜(D)は同じ視野を二重染色した染色像を示している。HeLaS3細胞は、TNFα及びActDによってアポトーシスが誘導されており、視野には完全に死滅した細胞、アポトーシス後期の細胞及びアポトーシス初期の細胞と、生細胞とがある(A)。このうち、実施例のキノリノールサイクレンはアポトーシス初期の細胞を染色し、死細胞を染色しなかった(B)。一方、PIは死細胞とアポトーシス後期の細胞を共に染色する(C)が、アポトーシス初期の細胞を染色しなかった。従って、実施例のキノリノールサイクレンとPIとで二重染色することによって、アポトーシス初期の細胞を容易に検出することができた(D)。   7A to 7D show stained images in which the same visual field is double-stained. In HeLaS3 cells, apoptosis is induced by TNFα and ActD, and the field of view includes completely dead cells, late-apoptotic cells, early-apoptotic cells, and living cells (A). Of these, the quinolinol cyclen of the Example stained cells in the early stages of apoptosis and did not stain dead cells (B). On the other hand, PI stains both dead cells and late apoptotic cells (C), but not early apoptotic cells. Therefore, by double staining with quinolinol cyclen and PI of Example, cells in the early stage of apoptosis could be easily detected (D).

このように、本発明の化合物を用いることによって、広いpHで選択性よく亜鉛イオンを検出することができる亜鉛蛍光プローブを得ることができ、この亜鉛蛍光プローブを用いることによって定量的に亜鉛イオンを検出し、また効率よくアポトーシス初期の細胞を検出することができる。   Thus, by using the compound of the present invention, it is possible to obtain a zinc fluorescent probe capable of detecting zinc ions with high selectivity over a wide pH range. By using this zinc fluorescent probe, the zinc ions can be quantitatively detected. It is possible to detect and efficiently detect apoptotic cells.

本実施例にかかる化合物(キノリノールサイクレン)が亜鉛イオンと1対1錯体化合物を生成していることを示した図(結晶構造)である。It is the figure (crystal structure) which showed that the compound (quinolinol cyclene) concerning a present Example has produced | generated the one-to-one complex compound with the zinc ion. 本実施例にかかる化合物(キノリノールサイクレン)の蛍光特性を示すグラフである。It is a graph which shows the fluorescence characteristic of the compound (quinolinol cyclene) concerning a present Example. 本実施例にかかるキノリノールサイクレンが亜鉛イオンと1対1錯体を生成することに伴う蛍光の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the fluorescence accompanying the quinolinol cyclen concerning a present Example producing | generating a one-to-one complex with a zinc ion. 本実施例にかかるキノリノールサイクレンの各種金属イオンに対する選択性を説明するグラフである。It is a graph explaining the selectivity with respect to various metal ions of the quinolinol cyclen concerning a present Example. (A)は本実施例にかかるキノリノールサイクレン(5μM)の亜鉛イオン又は銅イオンに対する反応性を示したグラフであり、(B)はダンシルサイクレンの亜鉛イオン又は銅イオンに対する反応性を示したグラフである。(A) is the graph which showed the reactivity with respect to the zinc ion or copper ion of the quinolinol cyclen (5 micromol) concerning a present Example, (B) showed the reactivity with respect to the zinc ion or copper ion of dansyl cyclen. It is a graph. (A)は本実施例にかかるキノリノールサイクレン(5μM)について、亜鉛イオン存在下及び非存在下においてpHを変化させたときの蛍光強度の変化を示すグラフであり、(B)はダンシルサイクレン(5μM)について、亜鉛イオン存在下及び非存在下において、pHを変化させたときの蛍光強度の変化を示したグラフである。(A) is a graph which shows the change of the fluorescence intensity when changing pH in the presence or absence of zinc ion for quinolinol cyclen (5 μM) according to this example, and (B) is dansyl cyclen. It is the graph which showed the change of the fluorescence intensity when changing pH about (5 micromol) in the presence and absence of zinc ion. (A)はアポトーシスを誘導させたHeLaS3細胞の顕微鏡像(×400)を示し、(B)は(A)の本実施例にかかるキノリノールサイクレンによる染色像、(C)は(A)のヨウ化プロピジウム(PI)による染色像、(D)は本実施例にかかるキノリノールサイクレン及びPIによる二重染色像である。(A) shows a microscopic image (× 400) of HeLaS3 cells in which apoptosis was induced, (B) is a stained image with quinolinol cyclen according to this example of (A), (C) is an iodine image of (A). Stained image with propidium iodide (PI), (D) is a double-stained image with quinolinol cyclen and PI according to this example.

Claims (10)

下記一般式(I)で表される化合物又はその塩。
[式(I)中、R1、R2、R3、R4及びR5は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、スルホニルアミド基、スルホニルアルキル基、低級アルキル基又はXNR7(XはSO2又はハロゲンを表し、R7は炭素数1〜3までのアルキル基を表す)を表し;R8、R9及びR10はそれぞれ独立に水素原子又は低級アルキル基を示し;m〜qはそれぞれ独立に2または3を示し;rは1または2を示す。]
A compound represented by the following general formula (I) or a salt thereof.
[In the formula (I), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, sulfonylamide group, sulfonylalkyl group, lower alkyl group or XNR 7 (X is SO 2 or halogen, R 7 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms); R 8 , R 9 and R 10 each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group; Independently represents 2 or 3; r represents 1 or 2; ]
前記式中R1、R2及びR4はいずれも水素原子であることを特徴とする請求項1記載の化合物。 2. The compound according to claim 1 , wherein R 1 , R 2 and R 4 are all hydrogen atoms. 前記式中R3はXNR7(式中XはSO2又はハロゲンを表し、R7はメチル基)であることを特徴とする請求項1又は2記載の化合物。 The compound according to claim 1 or 2, wherein R 3 is XNR 7 (wherein X represents SO 2 or halogen, and R 7 is a methyl group). 前記式中R1、R2及びR4はいずれも水素原子であり、R3はXNR7(式中XはSO2を表し、Rはメチル基)であることを特徴とする請求項1記載の化合物。 Wherein R 1 , R 2 and R 4 are all hydrogen atoms, and R 3 is XNR 7 (wherein X represents SO 2 and R 7 is a methyl group). The described compound. 下記一般式(II)で表される化合物。
[式(II)中、R1、R2、R3、R4及びR5は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、スルホニルアミド基、スルホニルアルキル基、低級アルキル基又はXNR7(XはSO2又はハロゲンを表し、R7は炭素数1〜3までのアルキル基を表す)を表し;R8、R9及びR10はそれぞれ独立に水素原子又は低級アルキル基を示し;m〜qはそれぞれ独立に2または3を示し;rは1または2を示し;Yはハロゲンアニオン、硝酸イオン、硫酸イオンまたはカルボン酸イオンを表す。]
The compound represented by the following general formula (II).
[In the formula (II), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a sulfonylamide group, a sulfonylalkyl group, a lower alkyl group or XNR 7 (X is SO 2 or halogen, R 7 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms); R 8 , R 9 and R 10 each independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group; Independently represents 2 or 3; r represents 1 or 2; Y represents a halogen anion, a nitrate ion, a sulfate ion or a carboxylate ion. ]
前記式(II)中、R1、R2及びR4はいずれも水素原子であることを特徴とする請求項5記載の化合物。 Formula (II), R 1, R 2, and R 4 is The compound of claim 5, wherein the both hydrogen atoms. 前記式(II)中、R3はXNR7(式中XはSO2又はハロゲンを表し、R7はメチル基)であることを特徴とする請求項5記載の化合物。 In the formula (II), R 3 is XNR 7 (wherein X represents SO 2 or halogen, R 7 is a methyl group) The compound of claim 5, wherein the a. 前記式(II)中、R1、R2及びR4はいずれも水素原子であり、R3はXNR7(式中XはSO2を表し、R7はメチル基)であり、Y-は硝酸イオン(NO3 )であることを特徴とする請求項5記載の化合物。 In the formula (II), R 1 , R 2 and R 4 are all hydrogen atoms, R 3 is XNR 7 (wherein X represents SO 2 and R 7 is a methyl group), Y is 6. The compound according to claim 5, wherein the compound is nitrate ion (NO 3 ). 請求項5記載の式(II)で表される化合物の製造方法であって、
請求項1ないし4のいずれか1項記載の化合物を、亜鉛イオン存在下に配置すること、
を含む製造方法。
A method for producing a compound represented by formula (II) according to claim 5,
Disposing the compound according to any one of claims 1 to 4 in the presence of zinc ions,
Manufacturing method.
アポトーシス細胞の検出方法であって、
請求項1ないし4のいずれか1項記載の化合物を対象細胞へ添加する工程と、
蛍光を発光させるための励起光を細胞に照射する工程と、
蛍光染色されたアポトーシス細胞を検出する工程と、
を含むアポトーシス細胞の検出方法。
A method for detecting apoptotic cells, comprising:
Adding the compound according to any one of claims 1 to 4 to a target cell;
Irradiating a cell with excitation light for emitting fluorescence;
Detecting fluorescently stained apoptotic cells;
A method for detecting apoptotic cells.
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