JP5636644B2

JP5636644B2 - 亜鉛発光プローブ及び発光体

Info

Publication number: JP5636644B2
Application number: JP2009157638A
Authority: JP
Inventors: 順平湯浅; 拓哉小川; 壯河合
Original assignee: Nara Institute of Science and Technology NUC
Current assignee: Nara Institute of Science and Technology NUC
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: JP2011013102A

Description

本発明は、亜鉛イオンを選択的に検出可能な亜鉛発光プローブ及び発光体に関する。

従来、生体系又は環境中の微量金属の検出には、発光プローブが用いられている。微量金属と発光プローブとが結合すると、発光する性質を利用し、この発光を測定することにより、微量金属を検知するものである。なお、典型的には、発光は蛍光であると考えられている。

生体系においては亜鉛イオンを含むタンパク質が多数存在することから、微量の亜鉛を検知できる発光プローブの存在は重要である。従来、亜鉛イオンを検出する発光プローブ（亜鉛発光プローブ）として、以下の例示のように、各種のものが知られている。

特許文献１には、亜鉛イオン蛍光センサーに関し、具体的には、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−キノリルメチル）エチレンジアミン及びその誘導体などの発光プローブについて記載されている。特許文献１では、この発光プローブを亜鉛イオン蛍光センサーと称している。特許文献１には、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−キノリルメチル）エチレンジアミン中のキノリル基に置換基が導入された誘導体も記載されている。また、特許文献１には、［（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−キノリルメチル）エチレンジアミン）亜鉛］（ＣｌＯ_４）_２の物性を開示し、この錯体の単結晶Ｘ線構造解析も示されている。Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−キノリルメチル）エチレンジアミンそのものは蛍光を発しないが、この亜鉛錯体は発光する。

非特許文献１には、亜鉛イオンを選択的に検出する発光プローブについて記載されている。非特許文献１では、この発光プローブを選択的亜鉛センサーと称している。この発光プローブは、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ピリジルメチル）エチレンジアミンの窒素原子に、ベンゼン環を介して、キサンテン（ｘａｎｔｈｅｎｅ）骨格を導入した構造を有する（例えば、ＺｎＡＦ−２、ＺｎＡＦ−２Ｍ、ＺｎＡＦ−２ＭＭ）。

これらの従来の亜鉛発光プローブには、次のような問題がある。つまり、亜鉛イオンと作用する部分と発光部とが別であり、構造が複雑で合成が困難である点、長期安定性が良くない点、更には選択性・感度等が不十分である点が挙げられる。

この点に関して、非特許文献２には、非特許文献１に記載の亜鉛発光プローブ（ＺｎＡＦ−２）の亜鉛選択性について報告されている。それによれば、ＺｎＡＦ−２は亜鉛イオンと亜鉛発光プローブとが１：１で結合することにより発光するが、亜鉛イオンだけでなくカドミウムイオン、ニッケルイオン等の２価金属にも感度を示すことが報告されている。なお、亜鉛イオンの感度は他の金属イオンよりも高いが、カドミウムイオンやニッケルイオンが多量に含まれている場合には、もはや亜鉛イオンの存在を正確には検知できない。

従って、合成が比較的容易であり、長期安定性が良好であり、亜鉛イオンのみを選択的に検知可能な亜鉛発光プローブ及び発光体の開発が望まれている。

特開２００５−１９４２４４号公報

J.Am.Chem.Soc.2005、127、10197-10204 J.Am.Chem.Soc.2000、122、12399-12400

本発明は、合成が比較的容易であり、長期安定性が良好であり、亜鉛イオンのみを選択的に検知可能な亜鉛発光プローブ及び発光体を提供することを主な目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定構造の発光プローブが亜鉛イオンのみを選択的に検知でき、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、下記の亜鉛発光プローブ及び発光体に関する。
１．下記一般式（１）

〔式中、Ｘは置換基を有していてもよい２環以上の縮合６員芳香族炭素環を示す。Ｒ_１及びＲ_２は、同一又は異なって、水素原子；ハロゲン原子；ヒドロキシ基；カルボキシ基；アミノ基（−ＮＨ_２）；カルバモイル基（−ＣＯＮＨ_２）；Ｃ_１〜Ｃ_６炭化水素基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコキシ基；Ｃ_６アリーロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシル基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコシキシカルボニル基；式−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；５〜７員炭素環；或いは１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む５〜７員複素環を示すか、又は、Ｒ_１及びＲ_２は閉環して、式中のイミダゾール環とともに置換基を有していてもよいベンズイミダゾールを示す。〕
で示される、亜鉛イオンを検出するための亜鉛発光プローブ。
２．下記一般式（２）

〔式中、アントラセン骨格及びベンズイミダゾール骨格に含まれる炭素原子と直接結合した任意の水素原子は、同一又は異なって、ハロゲン原子；ヒドロキシ基；カルボキシ基；アミノ基（−ＮＨ_２）；カルバモイル基（−ＣＯＮＨ_２）；Ｃ_１〜Ｃ_６炭化水素基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコキシ基；Ｃ_６アリーロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシル基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコシキシカルボニル基；式−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；５〜７員炭素環；又は１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む５〜７員複素環により置換されていてもよい。〕
で示される、上記項１に記載の亜鉛発光プローブ。
３．上記項１又は２に記載の亜鉛発光プローブ３モルと亜鉛イオン１モルとを含む平面型の錯体構造が２層積層した会合体であり、層間にπ−スタック構造が形成されている発光体。
４．被分析物中の亜鉛イオンの存在を検出する方法であって、
（１）上記項１又は２に記載の亜鉛発光プローブと前記被分析物とを含む溶液を調製する工程１、及び
（２）前記溶液に光を照射して前記溶液のエキシマー発光（白色発光）の有無を観測する工程２、
を含む亜鉛イオン検出方法。

以下、本発明の亜鉛発光プローブ及び発光体について詳細に説明する。

本発明の亜鉛発光プローブは、下記一般式（１）

〔式中、Ｘは置換基を有していてもよい２環以上の縮合６員芳香族炭素環を示す。Ｒ_１及びＲ_２は、同一又は異なって、水素原子；ハロゲン原子；ヒドロキシ基；カルボキシ基；アミノ基（−ＮＨ_２）；カルバモイル基（−ＣＯＮＨ_２）；Ｃ_１〜Ｃ_６炭化水素基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコキシ基；Ｃ_６アリーロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシル基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコシキシカルボニル基；式−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；５〜７員炭素環；或いは１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む５〜７員複素環を示すか、又は、Ｒ_１及びＲ_２は閉環して、式中のイミダゾール環とともに置換基を有していてもよいベンズイミダゾールを示す。〕で示される。

上記特徴を有する本発明の亜鉛発光プローブは、従来の亜鉛発光プローブと比べて比較的合成が容易であり、しかも亜鉛イオン（Ｚｎ^２＋）のみを選択的に検出することができる。とりわけ、亜鉛イオンと会合体を形成することにより得られる発光は、いわゆるエキシマー発光と称される特徴的な白色発光であり、他の金属イオンと当該プローブが結合することにより得られる発光とは明確に区別される（図２参照）。そして、本発明では、発光量子収率は、好ましい実施態様では４９％もの高収率である。これにより、本発明の亜鉛発光プローブは、被分析物中の亜鉛イオンの存在のみを選択的に検知することができる。

上記一般式（１）中のＸは、置換基を有していてもよい２環以上の６員芳香族炭素環を示している。２環以上の６員芳香族炭素環としては限定的ではないが、例えば、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、テトラセン環、クリセン環、トリフェニレン環、テトラフェン環、ピレン環、ペンタセン環、ピセン環、ペリレン環等が挙げられる。これらの中でも、アントラセン環、ピレン環等が好ましいものとして挙げられる。

２環以上の６員芳香族炭素環が有していてもよい置換基としては、一般式（１）中のＲ_１、Ｒ_２に該当し得る置換基が挙げられる。つまり、ハロゲン原子；ヒドロキシ基；カルボキシ基；アミノ基（−ＮＨ_２）；カルバモイル基（−ＣＯＮＨ_２）；Ｃ_１〜Ｃ_６炭化水素基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコキシ基；Ｃ_６アリーロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシル基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコシキシカルボニル基；式−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；５〜７員炭素環；或いは１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む５〜７員複素環が挙げられる。

上記Ｃ_１〜Ｃ_６炭化水素基には、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基；Ｃ_２〜Ｃ_６アルケニル基；Ｃ_３〜Ｃ_６アルカンジエニル基；Ｃ_２〜Ｃ_６アルキニル基などが含まれる。Ｃ_１〜Ｃ_６炭化水素基は、Ｃ_１〜Ｃ_３炭化水素基であることが好ましい。例えば、Ｃ_１〜Ｃ_３アルキル基；Ｃ_２〜Ｃ_３アルケニル基；Ｃ_３アルカンジエニル基；Ｃ_２〜Ｃ_３アルキニル基が好ましい。

上記Ｃ_１〜Ｃ_６アルコキシ基は、Ｃ_１〜Ｃ_３アルコキシ基が好ましい。上記Ｃ_１〜Ｃ_６アシル基は、Ｃ_１〜Ｃ_３アシル基が好ましい。上記Ｃ_１〜Ｃ_６アシロキシ基は、Ｃ_１〜Ｃ_３アシロキシ基が好ましい。また、上記Ｃ_１〜Ｃ_６アルコシキシカルボニル基は、Ｃ_１〜Ｃ_３アルコシキシカルボニル基が好ましい。

上記式−ＮＨＲ^２１で示される基（式中、Ｒ^２１は、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）、式−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（式中、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）、式−Ｃ（Ｏ）−ＮＨＲ^２１で示される基（式中、Ｒ^２１は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）、及び、式−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（式中、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）において、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_３アルキル基が好ましい。

上記ハロゲン原子とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を意味し、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が好ましい。

上記５〜７員炭素環は、飽和環であってもよいし、不飽和環であってもよいし、芳香族環、即ち、ベンゼン環であってもよい。５〜７員炭素環は、５〜６員炭素環が好ましい。

上記１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む、５〜７員複素環としては、フラン、チオフェン、ピロール、２Ｈ−ピロール、ピラン、チオピラン、ピリジン、オキサゾール（ｏｘａｚｏｌｅ）、イソキサゾール（ｉｓｏｘａｚｏｌｅ）、チアゾール、イソチアゾール、フラザン、イミダゾール、ピラゾール、ピロリジン（ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅ）、イミダゾリジン（ｉｍｉｄａｚｏｌｉｄｉｎｅ）、ピラゾリジン（ｐｙｒａｚｏｌｉｄｉｎｅ）、ピペリジン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅ）、ピペラジン（ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ）、ピロリン（ｐｙｒｒｏｌｉｎｅ）、イミダゾリン（ｉｍｉｄａｚｏｌｉｎｅ）、ピラゾリン（ｐｙｒａｚｏｌｉｎｅ）、モルフォリン（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅ）、アゼピンなどが挙げられる。そして、「１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む５〜７員複素環」は、飽和環であってもよいし、不飽和環であってもよい。１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む、５〜７員複素環は、１〜２個の酸素原子又は窒素原子を含む、５〜７員複素環が好ましく、１〜２個の酸素原子又は窒素原子を含む、５〜６員複素環が更に好ましい。

一般式（１）中のＲ_１、Ｒ_２については、水素原子のほか、上記置換基のいずれかが該当してもよく、更にはＲ_１及びＲ_２は閉環して、式中のイミダゾール環とともに置換基を有していてもよいベンズイミダゾールを示してもよい。

一般式（１）で示される亜鉛発光プローブの中でも、合成が容易である点、亜鉛イオンの選択的感度が大きい点において、下記一般式（２）で示される、Ｘがアントラセン環であり、Ｒ_１及びＲ_２が閉環して、式中のイミダゾール環とともにベンズイミダゾールを形成したものが好ましい。なお、一般式（２）で示される亜鉛発光プローブ中では、アントラセン骨格及びベンズイミダゾール骨格が置換基を有しない態様が最も合成が容易であり、更に長期安定性も優れている。

〔式中、アントラセン骨格及びベンズイミダゾール骨格に含まれる炭素原子と直接結合した任意の水素原子は、同一又は異なって、ハロゲン原子；ヒドロキシ基；カルボキシ基；アミノ基（−ＮＨ_２）；カルバモイル基（−ＣＯＮＨ_２）；Ｃ_１〜Ｃ_６炭化水素基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコキシ基；Ｃ_６アリーロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシル基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコシキシカルボニル基；式−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；５〜７員炭素環；又は１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む５〜７員複素環により置換されていてもよい。〕
本発明の亜鉛発光プローブは、亜鉛発光プローブ３モルと亜鉛イオン１モルとを含む平面型の錯体構造が２層積層した会合体（自己会合錯体）であり、層間にπ−スタック構造が形成されることにより発光体となる。このような発光体の分子モデルを図１に示す。

図１には、置換基を有しない、一般式（２）で示される亜鉛プローブを用いた発光体の分子モデルが示されている。図中のアントラセン６量体が平面型の錯体構造であり、この錯体構造が層間にπ−スタック構造を有するように２層積層して会合体を形成している。

当該会合体に光を照射すると、亜鉛イオンを含む場合にのみエキシマー発光（白色発光）が観測される。特に５６０ｎｍのエキシマー発光強度が確認できれば、エキシマー発光が生じていると判断できる。このようなエキシマー発光は、亜鉛以外の金属イオン、例えば、生体内に豊富に存在するマグネシウムイオンやカルシウムイオンに対しては得られない。よって、亜鉛イオンのみを選択的に検出することが可能となる。

本発明の発光体は、上記亜鉛発光プローブ６モルと亜鉛イオン２モルを反応させ、上記会合体（６：２錯体）を形成することにより調製することができる。典型的には、本発明の発光体は、上記亜鉛発光プローブと、亜鉛を含む被分析物とを含む溶液を調製することにより液相で合成することができる。

溶液調製に用いる溶媒は有機溶媒であってもよいし、水であってもよいし、有機溶媒と水との混合溶媒であってもよい。有機溶媒は極性溶媒であることが更に好ましい。亜鉛の溶解度は、極性溶媒が無極性溶媒より高いからである。有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、１−メチルー２−プロリドン、アセトン、アセトニトリル、ジエチルエーテル等を用いることができる。

調製温度は、例えば、−２０℃〜８０℃であってもよく、０℃〜６０℃であってもよく、１０℃〜４０℃であってもよく、室温であってもよい。

調製圧力は、例えば、０．１〜１０気圧であってもよく、好ましくは０．５〜３気圧、更に好ましくは０．８〜１．５気圧、更になお好ましくは、ほぼ１気圧の圧力下で行われてもよい。

溶液調製は、空気中で行ってもよいし、不活性雰囲気下で行ってもよい。不活性雰囲気としては、窒素又はアルゴン雰囲気が挙げられる。

液相で合成された発光体は、光を照射することによりエキシマー発光（白色発光）する。とりわけ本発明の発光体は、液相に含まれる亜鉛イオン濃度に比例したエキシマー発光の強度を示し、液相に１０μＭ以上の亜鉛イオンを含む場合に確実に肉眼観察により発光を確認することができる（図３、図４参照）。

照射する光は、可視光及び／又は紫外線を含むことが好ましい。光は、例えば、１８０〜８００ｎｍの波長を有してもよく、１８０〜５００ｎｍの波長を有してもよく、２００ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有していてもよい。本発明では、４６５ｎｍの可視光（例えば、蛍光灯の光）を照射することによってエキシマー発光を得ることができ、細胞試料に含まれる亜鉛イオンの有無を確認する場合（細胞イメージング）等、紫外線によるダメージを抑制する必要がある分野でも有用性が高い。

以上を踏まえ、本発明は、被分析物中の亜鉛イオンの存在を検出する方法であって、
（１）本発明の亜鉛発光プローブと前記被分析物とを含む溶液を調製する工程１、及び
（２）前記溶液に光を照射して前記溶液のエキシマー発光（白色発光）の有無を観測する工程２、を含む亜鉛イオン検出方法も包含する。

本発明の亜鉛発光プローブは、従来の亜鉛発光プローブと比べて比較的合成が容易であり、しかも亜鉛イオン（Ｚｎ^２＋）のみを選択的に検出することができる。とりわけ、亜鉛イオンと会合体を形成することにより得られる発光は、いわゆるエキシマー発光と称される特徴的な白色発光であり、他の金属イオンと結合することにより得られる発光とは明確に区別される。これにより、本発明の亜鉛発光プローブは、被分析物中の亜鉛イオンの存在のみを選択的に検知することができる。

本発明発光体の分子モデルを示す図である。実施例１、参考例１〜１８の結果（エキシマー発光の有無）を示す図である。実施例２におけるエキシマー発光強度を示す図である。実施例２における５６０ｎｍの発光強度をプロットした図である。

以下、実施例及び参考例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。

合成例１（亜鉛発光プローブの合成）
一般式（２）で示される亜鉛発光プローブ（但し置換基を有さない）を下記step１〜３に基づいて合成した。

9-bromoanthracene 2.0 g (7.8 mmol)、trimethylsilylacetylene 1.5 g (15 mmol)、copper(I)iodide 74 mg (0.38 mmol、約5%)、PPh₃ 0.25 g (0.95 mmol)にtriethylamine 30 ml、THF 10 mlを加え20分窒素バブリングした。これにPd(PPh₃)₂Cl₂0.25 g (0.35mmol、5％)を加え100 ℃で8時間還流撹拌した。

溶媒を減圧留去し赤色油状物(一部固体)を得た。酢酸エチルを加えてろ過し溶媒を減圧留去した後、アルミナカラム(ヘキサン)で精製しオレンジ色固体を得た。ゲルパーミエションクロマトグラフィ(GPC：クロロホルム)で精製し黄色固体を得た。

収量・収率 2.0 g (7.4 mmol)、95％
Rf = 0.65 (アルミナ、ヘキサン)、0.45 (シリカ、ヘキサン)

フレームドライし、窒素置換した四つ口フラスコに、1-methylbenzimidazole (1.0 g, 7.9 mmol)，dry THF (50 mL)を入れ、-78 ℃まで冷却しn-BuLi (1.6 M in hexane, 6 mL)を20分かけてゆっくりと滴下し、30分撹拌した。これとは別にフレームドライし、窒素置換した二口フラスコにI₂ (2.3 g, 9.0 mmol)，dry THF (5 mL)を入れ、溶解した。

この溶液をゆっくりと滴下した。穏やかに室温に戻した後、6時間撹拌した。sodium thiosulfate水溶液 (10 mL)を加え、CHCl₃で抽出し、有機層を回収し、MgSO₄を加えて脱水した。濾過した後、カラムクロマトグラフィー (SiO₂, 酢酸エチル)で第一バンドを回収した。溶媒を減圧留去した後、再結晶 (hexane + 5% toluene)し、薄いアイボリー色の針状結晶を得た。

収量・収率 830 mg (3.2 mmol), 41%
Rf = 0.77 (SiO2, 酢酸エチル)

フレームドライし、窒素置換した四つ口フラスコに、2-iode-1-methylbenzimidazole (260 mg, 1.0 mmol), (anthracene-9-elethynyl)trimethylsilane (280 mg, 1.0 mmol), CuI (10 mg, 0.053 mmol), TBAF (in THF 1 M, 2.8 mL), dry THF (25 mL), TEA (25 mL)を入れ、20分間N₂バブリングした。Pd(PPh₃)₂Cl₂(38 mg, 0.054 mmol)を加え、還流(窒素雰囲気下, 90 ℃, 6時間)した。溶液を濾過し、褐色固体(1.6 g)を得た。これをカラムクロマトグラフィー(アルミナ, CHCl₃)を行い、第二成分を回収し、黄色固体 (310 mg, 0.93 mmol, 93%)を得た。

以上のstep１〜３を経て本発明の亜鉛発光プローブを合成した。

実施例１及び参考例１〜１８（エキシマー発光の観測）
溶媒としてアセトニトリルを用いて、金属イオン濃度５０μＭ、十分量の本発明亜鉛発光プローブを含有する試料溶液を調製した。

金属としてＺｎを用いた場合を実施例１とし、金属としてＹ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｒｂ、Ｐｄ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌｕ、Ｌｉ、Ｋ、Ｈｇ、Ｅｕ、Ｃｕ、Ｃｓ、Ｃｄ、Ｃａ及びＡｇを用いた場合を参考例１〜１８とした。

各試料溶液に３６５ｎｍの光を照射し、エキシマー発光（白色発光）の有無を調べた。

測定結果を図２に示す。

図２の結果から明らかなように、Ｚｎを用いた場合にのみ選択的に、白色のエキシマー発光が得られることが分かる。

実施例２（亜鉛イオン濃度とエキシマー発光強度との関係）
実施例１の試料溶液において、亜鉛イオンの濃度を０μＭ〜１５０μＭまで変化させてエキシマー発光強度を測定した。結果を図３に示す。図３中、０μＬ〜３００μＬの数値は試料溶液の量であり、０μＬは亜鉛イオン０μＭに対応し、３００μＬは亜鉛イオン１５０μＭに対応する。

図３の吸収スペクトルからは、４６５ｎｍ（可視光）において吸収があることが分かる。発光スペクトルからは、いずれの濃度でもエキシマー発光が観測されることが分かる。この発光スペクトルにおいて、ピーク波長近傍の５６０ｎｍのエキシマー発光強度を抽出した結果を図４に示す。図４中、（ａ）は亜鉛イオン濃度０μＭであり、（ｂ）は亜鉛イオン濃度５μＭであり、いずれもエキシマー発光強度が弱く、肉眼では認識困難である。他方、（ｃ）は亜鉛イオン濃度７０μＭであり、エキシマー発光強度が強く、肉眼で容易に認識可能である。図４のグラフからは、１０μＭ以上であれば肉眼で容易にエキシマー発光を確認できることが分かる。この特性を利用して、亜鉛イオンを含む試料溶液において、エキシマー発光が肉眼で確認できることにより、亜鉛イオンが１０μＭ以上含まれていると判断することができる。

Claims

下記一般式（２）

〔式中、アントラセン骨格及びベンズイミダゾール骨格に含まれる炭素原子と直接結合した任意の水素原子は、同一又は異なって、ハロゲン原子；ヒドロキシ基；カルボキシ基；アミノ基（−ＮＨ_２）；カルバモイル基（−ＣＯＮＨ_２）；Ｃ_１〜Ｃ_６炭化水素基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコキシ基；Ｃ_６アリーロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシル基；Ｃ_１〜Ｃ_６アシロキシ基；Ｃ_１〜Ｃ_６アルコシキシカルボニル基；式−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＨＲ^２１で示される基（但し、Ｒ^２１は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；式−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ^２１Ｒ^２２で示される基（但し、Ｒ^２１及びＲ^２２は、同一又は異なって、Ｃ_１〜Ｃ_６アルキル基）；５〜７員炭素環；又は１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む５〜７員複素環により置換されていてもよい。〕
で示される、亜鉛イオンを検出するための亜鉛発光プローブ。
請求項１に記載の亜鉛発光プローブ３モルと亜鉛イオン１モルとを含む平面型の錯体構造が２層積層した会合体であり、層間にπ−スタック構造が形成されている発光体。
被分析物中の亜鉛イオンの存在を検出する方法であって、
（１）請求項１に記載の亜鉛発光プローブと前記被分析物とを含む溶液を調製する工程１、及び
（２）前記溶液に光を照射して前記溶液のエキシマー発光（白色発光）の有無を観測する工程２、
を含む亜鉛イオン検出方法。