JP4606707B2 - いす形６員環単糖化合物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いす形６員環単糖化合物、その前駆体及びこれを用いた疾患、感染症等の診断方法あるいは検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、糖の６員環は、三枚屏風のように波打っており、横から見るとジグザグ線に見える。これにうまく力を加えると、逆ジグザグに反転させることができることは知られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、本発明のいす形６員環単糖化合物とは別の物質と結合し得る官能基含有化合物の官能基が、該他の物質と反応することにより蛍光基の蛍光度が変化することを特徴としたいす形６員環単糖化合物を提供することにある。
また。本発明の課題は、該化合物を用いた疾患、感染症等の診断方法および検査方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の発明に係る。
１.いす形６員環単糖化合物であって、該化合物の２位および４位の炭素に蛍光基を有し、かつ、１位および３位の炭素に他の物質と結合し得る官能基含有化合物を結合したいす形６員環単糖化合物。
２.他の物質と結合し得る官能基含有化合物が、単糖、糖鎖、アミノ酸、ペプチド、タンパク質あるいはポリアミドである上記のいす形６員環単糖化合物。
３.１位および３位の炭素に水酸基あるいはアルコキシ基を有する上記のいす形６員環単糖化合物の前駆体。
４.上記のいす形６員環単糖化合物における、他の物質と結合し得る官能基含有化合物の官能基が、該他の物質と反応することにより、蛍光度が変化することを利用した診断方法あるいは検査方法。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のいす形６員環単糖化合物は、２位および４位の炭素に蛍光基を有し、かつ、１位および３位の炭素に他の物質と結合し得る官能基を有するいす形６員環単糖化合物である。
該いす形６員環単糖化合物は例えば下記式（１）で示すことができる。
【０００６】
【化１】

〔式中、Ｒ^１およびＲ^２は他の物質と結合し得る官能基を示す。Ｒ^３およびＲ^４は蛍光基を示す。Ｘは酸素原子あるいは硫黄原子を示す。〕
【０００７】
本発明のいす形６員環単糖化合物の１位の炭素とは、式（１）のＲ^１が結合している炭素のことを言う。また、同様に、式（１）のＲ^２が結合している炭素のことを３位の炭素、Ｒ^３が結合している炭素のことを２位の炭素、Ｒ^４が結合している炭素のことを４位の炭素と言う。
【０００８】
本発明のいす形６員環単糖化合物は１位および３位の炭素に水酸基あるいはアルコキシ基を有する以外は上記化合物（１）と同じ構造を有する化合物（以下、本発明の前駆体という）に、他の物質と結合し得る官能基含有化合物を反応させることにより得られる。上記前駆体においてアルコキシ基としては炭素数１〜４のアルコキシ基を例示することができる。
本発明の他の物質と結合し得る官能基含有化合物とは、本発明のいす形６員環単糖化合物とは別の物質と結合する官能基を有する化合物のことを言う。好ましくは、該物質と選択的に結合する官能基を含有する化合物が好ましい。該化合物としては例えば、単糖、糖鎖、アミノ酸、ペプチド、タンパク質あるいはポリアミド等を挙げることができる。
【０００９】
インフルエンザウイルス等のウイルスは、ウイルス独自で増殖することができず、細胞の中に入り込んで宿主のタンパク合成系を借用して増殖する。この細胞の中に入り込む時の目印として単糖（シアル酸等）や糖鎖（シアリルラクトース等）に結合している。また、ウイルスの違いでその目印となる単糖や糖鎖が異なっているが、ウイルスは目的となる単糖や糖鎖と選択的に結合している。
【００１０】
蕁麻疹や花粉症等のアレルギーは、免疫反応（抗原抗体反応）であり、抗原に対して抗体が選択的に反応を起こしている。この抗原になるものは、様々であり単糖、糖鎖、アミノ酸、ペプチドあるいはタンパク質等を挙げることができる。これらもまた抗原に対して抗体が選択的に結合している。
【００１１】
単糖としては、天然に存在しているものや、その一部を化学反応や酵素反応により変化させた糖誘導体を挙げることができる。具体的には、シアル酸、ガラクトースやグルコース等を挙げることができる。また、その誘導体としては、環内の酸素原子を硫黄原子に変換したチオ糖や水酸基をナトリウム原子で中和した塩等を挙げることができる。
【００１２】
糖鎖としては、上記の単糖を酵素等によりグリコシド結合させた二糖類や多糖類を挙げることができる。具体的には、Ｏ−結合型糖鎖、Ｎ−結合型糖鎖等を挙げることができる。
【００１３】
アミノ酸としては、アラニン、アスバラギンやシステイン等タンパク質中に存在する２３種類のアミノ酸を挙げることができる。
【００１４】
ペプチドやタンパク質としては、上記のアミノ酸をペプチド結合させたものを挙げることができる。具体的には、ケモカイン、サイトカインや抗体の生理活性ペプチドあるいはタンパク質を挙げることができる。
【００１５】
本発明の蛍光基としては、一般に使用されている蛍光基であれば特に限定されないが、例えば、ピレンカルボニルオキシ、アントラセンカルボニルオキシ、ナフタレンカルボニルオキシ基等を挙げることができる。好ましくは、ピレンカルボニルオキシ、アントラセンカルボニルオキシ基がよい。
【００１６】
本発明のいす形６員環単糖化合物の製造方法の１例を挙げる。先ず本発明の前駆体である例えば、環内に酸素原子を有するいす形６員環単糖化合物であって、１位および３位の炭素にそれぞれメトキシ基及び水酸基を有するメチル β−Ｄ−キシロピラノシドに、蛍光基を有する化合物である１−ピレンカルボン酸を反応させ、メチル ２，４−ジ−Ｏ−ピレンカルボニル−β−Ｄ−キシロピラノシドを製造する。次いで、１位と３位の炭素に他の物質と結合し得る官能基を導入する。
上記反応において、メチル β−Ｄ−キシロピラノシド１ｍｏｌに対して１−ピレンカルボン酸を１〜１０ｍｏｌ使用するのがよい。また、溶媒は、反応を阻害せず、ある程度溶解させる事ができるものであればどのようなものでも使用でき、例えば、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。反応には縮合剤、反応促進剤等を使用してもよい。縮合剤としては、例えば１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド（ＥＤＣ）などを、反応促進剤としては、例えば４−アミノピリジンなどを例示することができる。１−ピレンカルボン酸、縮合剤、反応促進剤を溶媒に溶かした溶液とし、そこにメチル β−Ｄ−キシロピラノシドを溶媒に溶かした溶液を低温（０℃前後）で徐々に加えるのが好ましい。縮合剤は、メチル β−Ｄ−キシロピラノシド１ｍｏｌに対して１ｍｏｌ〜１０ｍｏｌ、反応促進剤もメチル β−Ｄ−キシロピラノシド１ｍｏｌに対して１ｍｏｌ〜１０ｍｏｌ程度が適切である。反応条件としては、０〜６０℃、好ましくは２０〜４０℃で、１０〜３０時間、好ましくは１〜２５時間反応させるのがよい。反応終了後、蒸留、減圧等の周知の方法により溶媒を留去後、精製し、本発明の化合物の前駆体（メチル ２，４−ジ−Ｏ−ピレンカルボニル−β−Ｄ−キシロピラノシド）を得ることができる。
【００１７】
次いで、周知の方法により上記前駆体１位と３位の炭素に、本発明のいす形６員環単糖化合物とは別の物質と結合する官能基を有する化合物、例えば、単糖、糖鎖、アミノ酸、ペプチド、タンパク質あるいはポリアミド等を導入する。周知の方法とは、例えば１位の炭素の場合は、グリコシド化反応によるＯ−グリコシド結合の形成、チオグリコシド化によるＳ−グリコシド結合の形成、ラジカル付加反応によるＣ−グリコシド結合の形成などをいい、３位炭素の場合は、求核置換反応によるエーテル結合やスルフィド結合の形成、アシル化反応によるエステル結合やアミド結合の形成などを含む方法である。
【００１８】
本発明のいす形６員環単糖化合物は、その立体構造の変化に由来する、蛍光基の蛍光変化を利用することにより、癌、アレルギー、循環器疾患、ウイルスあるいは細菌感染等の各種疾患の診断薬および検査薬等に利用することができる。
【００１９】
具体的には例えば、本発明のいす形６員環単糖化合物上の１位と３位の炭素に存在する他の物質と結合し得る官能基（例えば、糖鎖）が、上記疾患の原因物質（例えばウイルス）と反応して、その結果、２位および４位の炭素に結合した蛍光基同士が接近して蛍光変化が起こるため、診断薬および検査薬等に利用することができる。
【００２０】
【実施例】
以下に参考例及び実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、何らこれに限定されるものではない。
【００２１】
実施例１
１−ピレンカルボン酸２０１.０ｍｇ、１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド塩酸塩１６７.７ｍｇ、４−ジメチルアミノピリジン１０７.１ｍｇをジメチルホルムアミド３.６ｍｌに溶かし、０℃で１時間反応させた溶液３ｍｌを、メチル β−Ｄ−キシロピラノシド５３.８ｍｇのジメチルホルムアミド２ｍｌ溶液に対し、０℃でゆっくりと滴下した。滴下から３０分後、室温にてさらに２２時間反応させた後、溶媒を減圧下留去、クロロホルムで抽出、飽和塩化ナトリウム水溶液、１Ｍ塩酸水溶液、飽和重曹水溶液で洗浄、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、シリカゲルカラム（トルエン：酢酸エチル５０：１→７：１）で精製し、黄色固体７.１ｍｇ（収率３％）を得た。下記にＣＤＣｌ_３、メタノール（ＭｅＯＨ）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）溶媒での^１Ｈ−ＮＭＲ測定結果を示す。測定機器はＶarian Ｕnity−４００を用いた。
【００２２】
ＣＤＣｌ_３溶媒での^１Ｈ−ＮＭＲ測定
^１Ｈ ＮＭＲ（４００ ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３，２９８Ｋ）ｄ ７.３３９−９.０１５（ｍ，１８Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ），５.３０４−５.３２９（ｍ，２Ｈ，Ｈ−２，４），５.１１２（ｄ，１Ｈ，Ｊ１,２＝２.１Ｈｚ，Ｈ−１），４.５８２（ｍ，１Ｈ，Ｈ−３），４.５１６（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ４,５ａ＝２.６Ｈｚ，Ｊ５ａ,５ｂ＝１３.１Ｈｚ，Ｈ−５ａ），４.０７４（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ４,５ｂ＝２.４Ｈｚ，Ｈ−５ｂ），３.６４５（ｓ，３Ｈ，ＯＭｅ），３.５７０（ｄ，１Ｈ，Ｊ３，ＯＨ＝８.９Ｈｚ，ＯＨ）
【００２３】
ＭｅＯＨ溶媒での^１Ｈ−ＮＭＲ測定
^１Ｈ ＮＭＲ（４００ ＭＨｚ，ＭｅＯＨ，２９８Ｋ） ｄ ７.６２８−８.９３１（ｍ，１８Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ），５.２２８（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ１,２＝４.３Ｈｚ，Ｊ２,３＝５.５Ｈｚ，Ｈ−２），５.１９５（ｄｔ，１Ｈ，Ｈ−４），４.９３５（ｄ，１Ｈ，Ｈ−１），４.４７１−４.５５１（ｍ，２Ｈ，Ｈ−３，５ａ），３.８６９（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ４,５ｂ＝５.３Ｈｚ，Ｊ５ａ,５ｂ＝１２.４Ｈｚ，Ｈ−５ｂ），３.５７４（ｓ，３Ｈ，ＯＭｅ）
【００２４】
ＤＭＳＯ溶媒での^１Ｈ−ＮＭＲ測定
^１Ｈ ＮＭＲ（４００ ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６，２９８Ｋ） ｄ ８.１２６−９.１２９（ｍ，１８Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ），６.０８７（ｄ，１Ｈ，Ｊ３,ＯＨ＝５.８Ｈｚ，ＯＨ），５.２０２−５.２３９（ｍ，２Ｈ，Ｈ−２，４），４.８６２（ｄ，１Ｈ，Ｊ１,２＝６.７Ｈｚ，Ｈ−１），４.３４９（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ４,５ａ＝４.７Ｈｚ，Ｊ５ａ,５ｂ＝１１.６Ｈｚ，Ｈ−５ａ），４.３０６（ｄｔ，１Ｈ，Ｊ２,３＝８.２Ｈｚ，Ｊ３,４＝８.２Ｈｚ），３.７５３（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ４,５ｂ＝９.０Ｈｚ，Ｈ−５ｂ），３.５０３（ｓ，３Ｈ，ＯＭｅ）
【００２５】
上記の^１Ｈ−ＮＭＲデータよりメチル ２，４−ジ−Ｏ−ピレンカルボニル−β−Ｄ−キシロピラノシドであることがわかる。また、溶媒により立体構造が変化していることもわかる。
【００２６】
蛍光スペクトル測定
メチル ２，４−ジ−Ｏ−ピレンカルボニル−β−Ｄ−キシロピラノシドの１μＭ ＤＭＳＯ溶液（１）、ＭｅＯＨ溶液（２）、ＣＨＣｌ_３溶液（３）およびＨ_２Ｏ溶液（４）を下記の測定条件にて蛍光スペクトル測定を行った。結果を図１に示す。
測定機器：
測定条件：スキャン範囲 ３６０ｎｍ〜６００ｎｍ，励起波長 ３５５ｎｍ，サンプリング間隔 １ｎｍ，バンド幅 ＥＸ．１０．０ｎｍ，ＥＭ．１．５ｎｍ，スキャン速度 Ｆａｓｔ，感度 Ｈｉｇｈ，レスポンス ａｕｔｏ，シャッター Ｍａｎｕａｌ，Ｏｐｅｎ
【００２７】
【発明の効果】
本発明の蛍光基を有するいす形６員環単糖化合物は、本発明のいす形６員環単糖化合物とは別の物質と結合し得る官能基を有し、該別の物質と反応することにより蛍光基の蛍光度が変化することを利用して、例えば疾患、感染症等の診断方法および検査方法を提供することができる。
また本発明の上記いす形６員環単糖化合物の前駆体は、上記の^１Ｈ−ＮＭＲデータより溶解する溶媒により立体構造が変化し、これに伴い溶液の色が変化するので、その溶液中の有機溶剤濃度のセンサーや有機溶剤と相互作用する化合物センサーあるいはバイオセンサー等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】メチル ２，４−ジ−Ｏ−ピレンカルボニル−β−Ｄ−キシロピラノシドを各種溶媒に溶解させた溶液の蛍光スペクトルを示す。
【符号の説明】
１ ＤＭＳＯ溶液、
２ ＭｅＯＨ溶液、
３ ＣＨＣｌ_３溶液、
４ 水溶液

Claims (2)

1. 式（１）で表わされる化合物。
   

   

   〔式中、Ｒ^１およびＲ^２は水酸基あるいはアルコキシ基を示す。Ｒ^３およびＲ^４は、ピレンカルボニルオキシ基、アントラセンカルボニルオキシ基、または、ナフタレンカルボニルオキシ基を示す。Ｘは酸素原子あるいは硫黄原子を示す。〕
2. 化合物が、メチル ２，４−ジ−Ｏ−ピレンカルボニル−β−Ｄ−キシロピラノシドである請求項１に記載の化合物。

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