JP6620466B2 - Fluorescent compounds with properties localized in mitochondria - Google Patents

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Description

本発明は、新規な蛍光性化合物に関し、さらに詳しくは、ミトコンドリアに局在する性質を有する蛍光性化合物に関する。また、該化合物を含有する、ミトコンドリアの可視化に用いるための蛍光色素組成物に関する。   The present invention relates to a novel fluorescent compound, and more particularly to a fluorescent compound having the property of being localized in mitochondria. The present invention also relates to a fluorescent dye composition containing the compound for use in visualization of mitochondria.

ミトコンドリアは、細胞のエネルギーを生産する一方でアポトーシスの制御にも関わり、細胞の生死に関わる細胞小器官である。また、ミトコンドリアの機能障害に起因して、糖尿病、脳梗塞、心筋梗塞等の代謝疾患、アルツハイマーやパーキンソン病等の神経変性疾患、癌が発病することが指摘されている。そのため、これら疾患のメカニズム解明や、治療方法の開発のためにも、蛍光性化合物での染色等によってミトコンドリアを可視化し、観察することは重要である。   Mitochondria are cell organelles that are involved in the regulation of apoptosis while producing cellular energy, and are involved in cell life and death. In addition, it has been pointed out that metabolic diseases such as diabetes, cerebral infarction and myocardial infarction, neurodegenerative diseases such as Alzheimer and Parkinson's disease, and cancer are caused by mitochondrial dysfunction. Therefore, it is important to visualize and observe mitochondria by staining with fluorescent compounds for elucidating the mechanism of these diseases and developing therapeutic methods.

ミトコンドリアを可視化するためには、ミトコンドリアの膜電位に応じて挙動を変化させる蛍光性化合物、すなわち、ミトコンドリアに局在する性質を有する蛍光性化合物によりミトコンドリアを染色し、かかる化合物より発せられる蛍光を観測する方法がある。本出願人は、2つのN−アルキルピリジニルエテニル基を置換基として有する環数2〜4の縮合多環基化合物、具体的には、以下のBP、FLW、NP、AC、PY等が、ミトコンドリア膜電位に応じてミトコンドリに局在することを見いだし、可視化に利用できることを既に報告している(非特許文献1、2、3)。また、上記化合物は多光子蛍光特性を有しているので、かかる化合物で染色した生体組織等を多光子励起顕微鏡で観察することによって3次元的なイメージを得ることもできる。   In order to visualize mitochondria, the mitochondria are stained with a fluorescent compound that changes its behavior according to the membrane potential of the mitochondria, that is, a fluorescent compound having the property of being localized in the mitochondria, and the fluorescence emitted from the compound is observed. There is a way to do it. The applicant of the present invention is a condensed polycyclic group compound having 2 to 4 rings having two N-alkylpyridinylethenyl groups as substituents, specifically, the following BP, FLW, NP, AC, PY, etc. It has already been reported that it has been found to be localized in mitochondrial according to the mitochondrial membrane potential and can be used for visualization (Non-patent Documents 1, 2, and 3). Moreover, since the said compound has a multiphoton fluorescence characteristic, a three-dimensional image can also be obtained by observing the biological tissue etc. which dye | stained with this compound with a multiphoton excitation microscope.

しかし、上記の化合物を用いて染色した細胞の顕微鏡画像の明るさは十分ではなく、より明るい画像を得ることが求められていた。   However, the brightness of microscopic images of cells stained with the above compounds is not sufficient, and it has been desired to obtain brighter images.

H. Moritomo, K. Yamada, Y. Kojima, Y. Suzuki, H. Kinoshita, A. Sasaki, S. Mikuni, M. Kinjo, J. Kawamata, Cell Struct. Funct. 39 (2014) 125.H. Moritomo, K. Yamada, Y. Kojima, Y. Suzuki, H. Kinoshita, A. Sasaki, S. Mikuni, M. Kinjo, J. Kawamata, Cell Struct. Funct. 39 (2014) 125. M. Tominaga, S. Mochida, H. Sugihara, K. Satomi, H. Moritomo, A. Fuji, A. Tomoyuki, Y. Suzuki, J. Kawamata, Chem. Lett. Vol. 43, No. 9 (2014) 1490.M. Tominaga, S. Mochida, H. Sugihara, K. Satomi, H. Moritomo, A. Fuji, A. Tomoyuki, Y. Suzuki, J. Kawamata, Chem. Lett. Vol. 43, No. 9 (2014) 1490. Y. Niko, H. Moritomo, H. Sugihara, Y. Suzuki, J. Kawamata , G. Konishi, J. Mater. Chem. B, 3 (2015) 184.Y. Niko, H. Moritomo, H. Sugihara, Y. Suzuki, J. Kawamata, G. Konishi, J. Mater. Chem. B, 3 (2015) 184.

本発明の課題は、ミトコンドリアへ局在する性質を有し、細胞を染色したときに明るい顕微鏡画像が得られる化合物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a compound having a property of localizing to mitochondria and capable of obtaining a bright microscopic image when cells are stained.

2つのN−アルキルピリジニルエテニル基を置換基として有する、環数2〜4の縮合多環基化合物における、上記N−アルキルをC4〜C8の直鎖又は分岐鎖のアルキル基とすることで、ミトコンドリアへの化合物の局在能が向上し、化合物のミトコンドリア外膜への集積度が高まるため、明るい顕微鏡画像を得ることができる。   In the condensed polycyclic group compound having 2 to 4 rings having two N-alkylpyridinylethenyl groups as substituents, the N-alkyl is a C4 to C8 linear or branched alkyl group. Since the ability of the compound to localize to mitochondria is improved and the degree of accumulation of the compound on the outer mitochondrial membrane is increased, a bright microscopic image can be obtained.

すなわち、本発明は以下に関する。
[1]式(1)で表される化合物。
[式中、RはC4〜C8の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表し、
波線は、幾何異性体E、Zを表し、
Xは、以下の縮合多環基(i)〜(v)
(式中、Rは電子供与性基を表し、aは0〜4の整数であり、bは0〜6の整数であり、c及びeは0〜8の整数であり、dは0〜3の整数である。a、b、c、d、eが2以上の整数のとき、Rは同一又は相異なっていてもよい。波線は隣接する炭素原子に対する結合位置を示す。)のいずれかを表し、Zはピリジニウムカチオンに対するカウンターアニオンを表す。]
[2]縮合多環基が、以下の縮合多環基(i’)〜(v’)のいずれかであることを特徴とする上記[1]の化合物。
(Rは電子供与性基を表し、aは0〜4の整数であり、bは0〜6の整数であり、c及びeは0〜8の整数であり、dは0〜3の整数である。a、b、c、d、eが2以上の整数のとき、Rは同一又は相異なっていてもよい。波線は隣接する炭素原子に対する結合位置を示す。)
[3]カウンターアニオンが、ハロゲン化物イオン、スルホネート、過塩素酸イオンであることを特徴とする上記[1]又は[2]の化合物。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかの化合物からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることを特徴とする蛍光色素組成物。
[5]ミトコンドリアの可視化に用いるための上記[4]の蛍光色素組成物。
That is, the present invention relates to the following.
[1] A compound represented by formula (1).
[Wherein R 1 represents a C4 to C8 linear or branched alkyl group,
The wavy line represents the geometric isomers E, Z,
X represents the following condensed polycyclic groups (i) to (v)
(In the formula, R 2 represents an electron donating group, a is an integer of 0 to 4, b is an integer of 0 to 6, c and e are integers of 0 to 8, and d is 0 to 0. And R 2 may be the same or different when a, b, c, d, and e are integers greater than or equal to 2. The wavy line indicates the bonding position to the adjacent carbon atom. It indicates whether, Z - represents a counter anion to a pyridinium cation. ]
[2] The compound of [1] above, wherein the condensed polycyclic group is any of the following condensed polycyclic groups (i ′) to (v ′).
(R 2 represents an electron donating group, a is an integer of 0 to 4, b is an integer of 0 to 6, c and e are integers of 0 to 8, and d is an integer of 0 to 3. When a, b, c, d, and e are integers of 2 or more, R 2 may be the same or different. The wavy line indicates the bonding position with respect to the adjacent carbon atom.)
[3] The compound of [1] or [2] above, wherein the counter anion is a halide ion, sulfonate, or perchlorate ion.
[4] A fluorescent dye composition characterized by using at least one selected from the group consisting of the compounds of any one of [1] to [3].
[5] The fluorescent dye composition according to the above [4] for use in visualization of mitochondria.

本発明の化合物はミトコンドリア局在能を有しており、かかる化合物を生体組織や細胞の染色に使用すると明るい顕微鏡画像を得られる。そのため、観察する対象である生体組織や細胞へ照射する光の強度を弱くしても観察に十分な顕微鏡画像を得ることができ、光照射による組織や細胞へのダメージ、及び、化合物の光退色を抑制できる。また、本発明の化合物は二光子や三光子等の多光子蛍光特性も有しており、例えば、二光子励起蛍光顕微鏡での観察において、弱い強度の励起光、すなわち、生体深部まで到達する長波長の光を利用することができるため、奥行き方向の観察範囲をこれまでよりも大きく広げることが可能になり、二光子励起蛍光顕微鏡により観察できる対象を広げることができる。   The compound of the present invention has a mitochondrial localization ability, and a bright microscopic image can be obtained when such a compound is used for staining of living tissue or cells. Therefore, it is possible to obtain a microscopic image sufficient for observation even if the intensity of light irradiated to a biological tissue or cell that is the object of observation is weakened, damage to the tissue or cell due to light irradiation, and photobleaching of the compound Can be suppressed. Further, the compound of the present invention also has multiphoton fluorescence characteristics such as two-photon and three-photon. For example, in observation with a two-photon excitation fluorescence microscope, weak intensity excitation light, that is, a length that reaches deep in the living body. Since light of a wavelength can be used, the observation range in the depth direction can be expanded more than before, and the objects that can be observed with a two-photon excitation fluorescence microscope can be expanded.

実施例4の化合物及びテトラメチルローダミンメチルエステル(TMRM)により染色されたHEK293細胞の蛍光顕微鏡画像、並びに、実施例4の化合物の蛍光顕微鏡画像とTMRMの蛍光顕微鏡画像とを重ね合わせた画像を示す図である。The fluorescence microscope image of HEK293 cell dye | stained with the compound of Example 4 and tetramethyl rhodamine methyl ester (TMRM), and the image which overlap | superposed the fluorescence microscope image of the compound of Example 4 and the fluorescence microscope image of TMRM are shown. FIG. 実施例5の化合物及びTMRMにより染色されたHEK293細胞の蛍光顕微鏡画像、並びに、実施例5の化合物の蛍光顕微鏡画像とTMRMの蛍光顕微鏡画像とを重ね合わせた画像を示す図である。It is a figure which shows the image which overlap | superposed the fluorescence microscope image of the compound of Example 5, and the HEK293 cell dye | stained by TMRM, and the fluorescence microscope image of the compound of Example 5, and the fluorescence microscope image of TMRM. 実施例6の化合物及びTMRMにより染色されたHEK293細胞の蛍光顕微鏡画像、並びに、実施例6の化合物の蛍光顕微鏡画像とTMRMの蛍光顕微鏡画像とを重ね合わせた画像を示す図である。It is a figure which shows the image which superimposed the fluorescence microscope image of the compound of Example 6, and the HEK293 cell dye | stained by TMRM, and the fluorescence microscope image of the compound of Example 6, and the fluorescence microscope image of TMRM. 比較例2の化合物及びTMRMにより染色されたHEK293細胞の蛍光顕微鏡画像、並びに、比較例2の化合物の蛍光顕微鏡画像とTMRMの蛍光顕微鏡画像とを重ね合わせた画像を示す図である。It is a figure which shows the image which superimposed the fluorescence microscope image of the compound of the comparative example 2, and the HEK293 cell dye | stained by TMRM, and the fluorescence microscope image of the compound of the comparative example 2, and the fluorescence microscope image of TMRM. 実施例2の化合物により染色されたHEK293細胞の蛍光顕微鏡画像を示す図である。FIG. 3 shows a fluorescence microscope image of HEK293 cells stained with the compound of Example 2. 比較例1の化合物により染色されたHEK293細胞の蛍光顕微鏡画像を示す図である。FIG. 3 shows a fluorescence microscope image of HEK293 cells stained with the compound of Comparative Example 1. 実施例1の化合物にレーザー光を集光して照射したときの、レーザー光の焦点のみでの発光を示す図である。It is a figure which shows light emission only by the focus of a laser beam when condensing and irradiating a laser beam to the compound of Example 1. FIG. 実施例2の化合物にレーザー光を集光して照射したときの、レーザー光の焦点のみでの発光を示す図である。It is a figure which shows light emission only by the focus of a laser beam when condensing and irradiating a laser beam to the compound of Example 2. FIG. 実施例3の化合物にレーザー光を集光して照射したときの、レーザー光の焦点のみでの発光を示す図である。It is a figure which shows light emission only by the focus of a laser beam when condensing and irradiating a laser beam to the compound of Example 3. FIG. 実施例4の化合物にレーザー光を集光して照射したときの、レーザー光の焦点のみでの発光を示す図である。It is a figure which shows light emission only by the focus of a laser beam when condensing and irradiating a laser beam to the compound of Example 4. FIG. 実施例5の化合物にレーザー光を集光して照射したときの、レーザー光の焦点のみでの発光を示す図である。It is a figure which shows light emission only by the focus of a laser beam when condensing and irradiating a laser beam to the compound of Example 5. FIG. 実施例6の化合物にレーザー光を集光して照射したときの、レーザー光の焦点のみでの発光を示す図である。It is a figure which shows light emission only by the focus of a laser beam when condensing and irradiating a laser beam to the compound of Example 6. FIG.

(化合物)
本発明の化合物は、式(1)で表される化合物である。
(Compound)
The compound of this invention is a compound represented by Formula (1).

式中、RはC4〜C8の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表し、
波線は、幾何異性体E、Zを表し、
Xは、以下の縮合多環基(i)〜(v)
In the formula, R 1 represents a C4 to C8 linear or branched alkyl group,
The wavy line represents the geometric isomers E, Z,
X represents the following condensed polycyclic groups (i) to (v)

(式中、Rは電子供与性基を表し、aは0〜4の整数であり、bは0〜6の整数であり、c及びeは0〜8の整数であり、dは0〜3の整数である。a、b、c、d、eが2以上の整数のとき、Rは同一又は相異なっていてもよい。波線は隣接する炭素原子に対する結合位置を示す。)のいずれかを表し、Zはピリジニウムカチオンに対するカウンターアニオンを表す。 (In the formula, R 2 represents an electron donating group, a is an integer of 0 to 4, b is an integer of 0 to 6, c and e are integers of 0 to 8, and d is 0 to 0. And R 2 may be the same or different when a, b, c, d, and e are integers greater than or equal to 2. The wavy line indicates the bonding position to the adjacent carbon atom. It indicates whether, Z - represents a counter anion to a pyridinium cation.

上記Xの縮合多環基(i)〜(v)の中でも、好ましくは、   Among the condensed polycyclic groups (i) to (v) of X, preferably

(式中、波線は隣接する炭素原子に対する結合位置を示す。)
で表される縮合多環基(i’)〜(v’)であり、さらに好ましくは、
(In the formula, the wavy line indicates the bonding position to the adjacent carbon atom.)
A condensed polycyclic group (i ′) to (v ′) represented by:

で表される縮合多環基(i’)である。 A condensed polycyclic group (i ′) represented by:

式(1)中、RにおけるC4〜C8の直鎖又は分岐鎖のアルキル基としては、炭素数4〜8の直鎖状または分岐状のアルキル基であれば特に制限されず、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−へキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等を挙げることができる。RにおけるC4〜C8の直鎖又は分岐鎖のアルキル基の中でも、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−へキシル基等のC4〜C6の直鎖又は分岐鎖のアルキル基が好ましい。 In formula (1), the C4-C8 linear or branched alkyl group in R 1 is not particularly limited as long as it is a linear or branched alkyl group having 4 to 8 carbon atoms, and n-butyl Group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group and the like. Among the C4-C8 linear or branched alkyl groups in R 1 , n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-to A C4-C6 linear or branched alkyl group such as a xyl group is preferred.

本発明の式(1)で表される化合物は、二光子を含む多光子吸収特性を有する化合物である。多光子吸収とは、光を光子として考えたとき、同時に2個以上の光子が吸収されることによって、分子の状態が励起され高いエネルギー準位に遷移することを意味する。例えば、二光子吸収では、その発生する確率が光の強度に対して二乗に比例する、非線形現象がみられる。したがって、光強度の高いときにのみ光の吸収が観測されるので、光をレンズで集光した場合、光強度の高い焦点付近でのみ吸収を起こすことができ、測定試料に対して焦点の位置を走査することによって、三次元的なイメージを得ることができる。   The compound represented by the formula (1) of the present invention is a compound having multiphoton absorption characteristics including two-photons. Multiphoton absorption means that when light is considered as a photon, two or more photons are absorbed at the same time, whereby the molecular state is excited and transitions to a high energy level. For example, in the two-photon absorption, there is a nonlinear phenomenon in which the probability of occurrence is proportional to the square of the light intensity. Therefore, since light absorption is observed only when the light intensity is high, when light is collected by a lens, absorption can occur only near the focal point where the light intensity is high, and the position of the focal point relative to the measurement sample. A three-dimensional image can be obtained by scanning.

ここでRが、C1〜C3のアルキル基の場合、多光子吸収特性を示し、且つ、ミトコンドリアの局在が認められるものの、その局在は十分ではなく、結果として蛍光強度が実用的なレベルではなかった。本発明はこのRを、C4〜C8の直鎖又は分岐鎖のアルキル基とすることによって、ミトコンドリアへの局在能を高めることができる。これはミトコンドリアに吸着するカチオン部位の疏水性をコントロールすることによって、ミトコンドリアへの局在能が極めて向上したためと思われる。その結果として、化合物のミトコンドリア外膜への集積度が高まるため、蛍光強度が増幅し、極めて明るい顕微鏡画像を得ることができる。ここで、RがC9以上になると、ミトコンドリアへの局在能が低下し、細胞の別の箇所が染色されるため適していない。よって、RをC4〜C8の直鎖又は分岐鎖のアルキル基とすること、特にC4〜C6の直鎖又は分岐鎖のアルキル基とすることで、強い多光子吸収とミトコンドリア局在能に優れ、より明るい顕微鏡画像を得ることができる。 Here, when R 1 is a C1-C3 alkyl group, it exhibits multiphoton absorption characteristics and mitochondrial localization is observed, but the localization is not sufficient, and as a result, the fluorescence intensity is at a practical level. It wasn't. The present invention can enhance the ability to localize mitochondria by making R 1 a C4-C8 linear or branched alkyl group. This seems to be because the ability to localize mitochondria was greatly improved by controlling the hydrophobicity of the cation sites adsorbed on mitochondria. As a result, the degree of accumulation of the compound on the outer mitochondrial membrane increases, so that the fluorescence intensity is amplified and a very bright microscopic image can be obtained. Here, when R 1 is C9 or more, the ability to localize to mitochondria is reduced, and another part of the cell is stained, which is not suitable. Therefore, it is excellent in strong multiphoton absorption and mitochondrial localization ability by making R 1 a C4 to C8 linear or branched alkyl group, particularly a C4 to C6 linear or branched alkyl group. A brighter microscope image can be obtained.

式(1)中、Xで表される縮合多環基は(i)〜(v)で表される基であり、それぞれ非置換又は置換されていてもよい縮合多環基である。非置換の場合は、(i)〜(v)で表される基において、a〜eが0の場合であり、合成的に有利である。また、置換されている場合は、電子供与性基であるRが1以上の場合であり、電子供与性基を置換することにより縮合多環基の電子密度が増加し分子内電荷移動が大きくなり、多光子吸収の波長を長波長へシフトさせることができ、蛍光特性を変化させることができる。電子供与性基Rとしては、縮合多環基の電子密度を増加させる効果がある有機基であれば特に制限されず、例えば、水酸基、C1〜C10アルキル基、C1〜C10アルコキシ基、アミノ基、エーテル結合を有するアルキル基及びエーテル結合を有するアルコキシ基等を挙げることができる。 In formula (1), the condensed polycyclic group represented by X is a group represented by (i) to (v), and each is a condensed polycyclic group which may be unsubstituted or substituted. In the case of unsubstituted, in the groups represented by (i) to (v), a to e are 0, which is synthetically advantageous. Further, when substituted, the electron donating group R 2 is 1 or more, and by substituting the electron donating group, the electron density of the condensed polycyclic group is increased and the intramolecular charge transfer is large. Thus, the wavelength of multiphoton absorption can be shifted to a longer wavelength, and the fluorescence characteristics can be changed. The electron-donating group R 2 is not particularly limited as long as it is an organic group having an effect of increasing the electron density of the condensed polycyclic group. For example, a hydroxyl group, a C1-C10 alkyl group, a C1-C10 alkoxy group, an amino group And an alkyl group having an ether bond and an alkoxy group having an ether bond.

上記C1〜C10アルキル基としては、炭素数1〜10の直鎖又は分岐を有するアルキル基であれば特に制限されず、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプシル基、n−オクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基等を挙げることができる。   The C1-C10 alkyl group is not particularly limited as long as it is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. For example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, Examples thereof include an isobutyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, a nonyl group, an isononyl group, and a decyl group.

上記C1〜C10アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、イソヘプチルオキシ基、tert−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基等を挙げることができる。   Examples of the C1-C10 alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, an n-pentyloxy group, n-hexyloxy group, n-heptyloxy group, isoheptyloxy group, tert-heptyloxy group, n-octyloxy group, isooctyloxy group, tert-octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, etc. it can.

上記アミノ基としては、−NH、−NHR、−NR3'で表される官能基を挙げることができる。ここでR及びR3'は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプシル基、n−オクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基等のC1〜C10アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のC3〜C6シクロアルキル基;フェニル基等を表す。 Examples of the amino group, -NH 2, -NHR 3, mention may be made of functional groups represented by -NR 3 R 3 '. R 3 and R 3 ′ are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-hepsyl, C1-C10 alkyl group such as n-octyl group, nonyl group, isononyl group, decyl group; C3-C6 cycloalkyl group such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group; and phenyl group.

エーテル結合を有するアルキル基及びエーテル結合を有するアルコキシ基としては、1又は2以上のエーテル結合を含むアルキル基及びアルコキシ基であればよく、例えば、−CHOCH、−OCHOCH、−CHOCHCH、−OCHOCHCH、−(CHOCHCH、−O(CHOCHCH、−(CHO(CHCH、−O(CHO(CHCH、−(CHO(CHCH、−O(CHO(CHCH、−(CHO(CHO(CHCH、−O(CHO(CHO(CHCH等を挙げることができる。 The alkyl group having an ether bond and the alkoxy group having an ether bond may be any alkyl group and alkoxy group having one or more ether bonds, such as —CH 2 OCH 3 , —OCH 2 OCH 3 , — CH 2 OCH 2 CH 3, -OCH 2 OCH 2 CH 3, - (CH 2) 2 OCH 2 CH 3, -O (CH 2) 2 OCH 2 CH 3, - (CH 2) 2 O (CH 2) 2 CH 3, -O (CH 2) 2 O (CH 2) 2 CH 3, - (CH 2) 3 O (CH 2) 2 CH 3, -O (CH 2) 3 O (CH 2) 2 CH 3, - (CH 2) 2 O ( CH 2) 2 O (CH 2) 2 CH 3, -O (CH 2) 2 O (CH 2) 2 O (CH 2) may be mentioned 2 CH 3 and the like.

上記ピリジニウムカチオンに対するカウンターアニオンとしては、上記ピリジニウムカチオンと塩を形成できるものであれば特に制限されず、例えば、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン等のハロゲン化物イオン;メタンスルホネート、p−トルエンスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、トリフルオロエタンスルホネート等のスルホネート;ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロホスフェート、テトラフルオロボラート、過塩素酸イオン等を挙げることができ、好ましくは、ハロゲン化物イオン、スルホネート、過塩素酸イオンである。   The counter anion for the pyridinium cation is not particularly limited as long as it can form a salt with the pyridinium cation. For example, halide ions such as chlorine ion, bromine ion and iodine ion; methanesulfonate, p-toluenesulfonate, Sulfonates such as trifluoromethane sulfonate and trifluoroethane sulfonate; hexafluoroantimonate, hexafluorophosphate, tetrafluoroborate, perchlorate ion, etc., preferably halide ion, sulfonate, perchlorate ion It is.

式(1)で表される化合物は、具体的には、以下に示す化合物を例示することができる。   Specifically, the compound represented by Formula (1) can illustrate the compound shown below.

(化合物の合成)
本発明の式(1)で表される化合物の合成法は、縮合多環部分とピリジン部分とを二重結合を介して連結する方法が挙げられる。具体的には、式(I)で表されるアルデヒドと式(II)で表されるN−アルキル−4−メチルピリジン−1−イウム化合物とを、触媒量の塩基の存在下、必要に応じて適当な反応溶媒中で反応することにより式(1)の化合物を合成することができる。
(Synthesis of compounds)
Examples of the method for synthesizing the compound represented by the formula (1) of the present invention include a method in which a condensed polycyclic moiety and a pyridine moiety are linked via a double bond. Specifically, an aldehyde represented by the formula (I) and an N-alkyl-4-methylpyridine-1-ium compound represented by the formula (II) are optionally added in the presence of a catalytic amount of a base. The compound of formula (1) can be synthesized by reacting in an appropriate reaction solvent.

(式中、R、X、Zは前記と同じ意味を表す。波線は、幾何異性体E、Zを表す。) (In the formula, R 1 , X and Z represent the same meaning as described above. Wavy lines represent geometric isomers E and Z.)

式(I)で表されるアルデヒドは、市販の4,4’−ビフェニルジカルボキシアルデヒド等を使用することもできるが、公知の方法によってアリール化合物から誘導することもできる。例えば、市販のハロゲン化アリールをリチオ化した後、ホルミル化する反応により誘導する方法、市販のナフタレン、アントラセン、ピレン等のアリール化合物をフリーデル・クラフツ反応により誘導する方法、ビス(ヒドロキシメチル)アリール化合物を適当な酸化反応により誘導する方法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   As the aldehyde represented by the formula (I), commercially available 4,4′-biphenyldicarboxaldehyde or the like can be used, but it can also be derived from an aryl compound by a known method. For example, a method in which a commercially available aryl halide is lithiated, followed by a formylation reaction, a method in which a commercially available aryl compound such as naphthalene, anthracene, or pyrene is derived by a Friedel-Crafts reaction, a bis (hydroxymethyl) aryl Examples thereof include a method of inducing a compound by an appropriate oxidation reaction, but are not limited thereto.

式(II)で表されるN−アルキル−4−メチルピリジン−1−イウム化合物は、4−メチルヨードピリジンからZhang, Y.; Wang, J.; Ji, P.; Yu, X.; Liu, H.; Liu, X.; Zhao, N.; Huang, B. Org. Biomol. Chem. 2010, 8, 4582-4588に記載の方法にしたがって合成でき、具体的には、4−メチルピリジンとハロアルカンとを反応させることによって合成できるが、これに限定されるものではない。上記ハロアルカンとしては、1−ヨードブタン、1−ヨード−2−メチルプロパン、1−ヨード−1−メチルプロパン、2−ヨード−2−メチルプロパン、1−ヨードペンタン、1−ヨード−3−メチルブタン、1−ヨード−2,2−ジメチルプロパン、1−ヨードヘキサン、1−ヨードヘプタン、1−ヨードオクタン等の市販のハロアルカンを使用することもできる   N-alkyl-4-methylpyridine-1-ium compound represented by the formula (II) can be obtained from 4-methyliodopyridine from Zhang, Y .; Wang, J .; Ji, P .; Yu, X .; Liu , H .; Liu, X .; Zhao, N .; Huang, B. Org. Biomol. Chem. 2010, 8, 4582-4588, specifically, 4-methylpyridine and Although it can synthesize | combine by making it react with haloalkane, it is not limited to this. Examples of the haloalkane include 1-iodobutane, 1-iodo-2-methylpropane, 1-iodo-1-methylpropane, 2-iodo-2-methylpropane, 1-iodopentane, 1-iodo-3-methylbutane, Commercially available haloalkanes such as iodo-2,2-dimethylpropane, 1-iodohexane, 1-iodoheptane, 1-iodooctane can also be used.

また、上記アルデヒドと上記N−アルキル−4−メチルピリジン−1−イウム化合物の使用量比は、特に制限されないが、N−アルキル−4−メチルピリジン−1−イウムのアルデヒドに対する当量比として、2.0〜4.0、好ましくは2.1〜3.0の範囲から適宜選択される。   The amount ratio of the aldehyde to the N-alkyl-4-methylpyridine-1-ium compound is not particularly limited, but the equivalent ratio of N-alkyl-4-methylpyridine-1-ium to aldehyde is 2 It is suitably selected from the range of 0.0 to 4.0, preferably 2.1 to 3.0.

上記塩基としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ピリジン、ピペリジン等を挙げることができる。塩基の使用量は、特に限定されないが、前記アルデヒドに対する当量比として、0.01〜1.0の範囲から適宜選択される。   Examples of the base include trimethylamine, triethylamine, diisopropylethylamine, dicyclohexylamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, pyridine, piperidine and the like. Although the usage-amount of a base is not specifically limited, As an equivalent ratio with respect to the said aldehyde, it is suitably selected from the range of 0.01-1.0.

また、縮合多環部分とピリジン部分とを二重結合を介して連結する方法として、ヘック反応を利用する方法も挙げることができる。具体的には、式(III)のハロゲン化アリールと4−ビニルピリジンを、必要に応じて適当な反応溶媒中で、パラジウム触媒及び塩基の存在下反応し、式(V)の化合物を得る。その後、式(V)の化合物を必要に応じて適当な反応溶媒中で、N−アルキル化剤(RZ)を作用させ、ピリジンの窒素をアルキル化することにより式(1)の化合物を合成することができる。 Moreover, the method of utilizing a Heck reaction can also be mentioned as a method of connecting the condensed polycyclic moiety and the pyridine moiety via a double bond. Specifically, the aryl halide of formula (III) and 4-vinylpyridine are reacted in the presence of a palladium catalyst and a base, if necessary, in an appropriate reaction solvent to obtain a compound of formula (V). Thereafter, the compound of formula (V) is reacted with an N-alkylating agent (R 1 Z) in an appropriate reaction solvent as necessary to alkylate the nitrogen of pyridine, thereby converting the compound of formula (1). Can be synthesized.

(式中、R、X、Zは前記と同じ意味を表し、Halはハロゲン原子を表す。波線は、幾何異性体E、Zを表す。) (In the formula, R 1 , X and Z represent the same meaning as described above, Hal represents a halogen atom. Wavy lines represent geometric isomers E and Z.)

上記ハロゲン化アリール及び4−ビニルピリジンは市販品を使用できる。また、上記ハロゲン化アリールと上記4−ビニルピリジン化合物の使用量比は、4−ビニルピリジンのハロゲン化アリールに対する当量比として、2.0〜4.0、好ましくは2.1〜3.0の範囲から適宜選択される。   Commercially available products can be used for the aryl halide and 4-vinylpyridine. Moreover, the usage-amount ratio of the said aryl halide and the said 4-vinyl pyridine compound is 2.0-4.0 as an equivalent ratio with respect to the aryl halide of 4-vinyl pyridine, Preferably it is 2.1-3.0. It is appropriately selected from the range.

上記パラジウム触媒は、通常ヘック反応に用いられるパラジウム触媒であればよく、例えば、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム、ビス(トリ−オルト−トリルホスフィン)パラジウムジクロリド、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロリド、パラジウムアセチルアセトナト、パラジウム炭素、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム、ビス(ベンゾニトリル)パラジウムクロリド、(1,3−ジイソプロピルイミダゾール−2−イリデン)(3−クロロピリジル)パラジウムジクロリド、ビス(トリ−tert−ブチルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、ジクロロビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム等が挙げられる。触媒の使用量は、特に限定されないが、ハロゲン化アリールに対する当量比として、0.01〜0.5、好ましくは0.05〜0.3の範囲から適宜選択される。   The palladium catalyst may be any palladium catalyst that is usually used for the Heck reaction. For example, palladium acetate, palladium chloride, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, bis (dibenzylideneacetone) palladium, tetrakis (triphenylphosphine) palladium. , [1,1′-bis (diphenylphosphino) ferrocene] dichloropalladium, bis (tri-ortho-tolylphosphine) palladium dichloride, bis (triphenylphosphine) palladium dichloride, palladium acetylacetonate, palladium carbon, dichlorobis (acetonitrile ) Palladium, bis (benzonitrile) palladium chloride, (1,3-diisopropylimidazol-2-ylidene) (3-chloropyridyl) palladium dichloride, bis Tri -tert- butylphosphine) palladium, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II), dichlorobis (tricyclohexylphosphine) palladium and the like. Although the usage-amount of a catalyst is not specifically limited, As an equivalent ratio with respect to an aryl halide, it is suitably selected from the range of 0.01-0.5, Preferably it is 0.05-0.3.

上記塩基は、通常ヘック反応に用いられる塩基であれば特に限定されず、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ピリジン等のアミン類;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等の無機塩基類が挙げられる。塩基の使用量は、特に限定されないが、ハロゲン化アリールに対する当量比として、2〜20、好ましくは3〜10の範囲から適宜選択される。   The base is not particularly limited as long as it is a base usually used for the Heck reaction, and amines such as trimethylamine, triethylamine, diisopropylethylamine, dicyclohexylamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylenediamine, pyridine; sodium carbonate, carbonic acid Examples include inorganic bases such as potassium, cesium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide. Although the usage-amount of a base is not specifically limited, As an equivalent ratio with respect to an aryl halide, it is suitably selected from the range of 2-20, Preferably 3-10.

前記アルキル化剤は、通常窒素のアルキル化に用いられるN−アルキル化剤であれば特に限定されず、例えば、1−ヨードブタン、1−ヨード−2−メチルプロパン、1−ヨード−1−メチルプロパン、2−ヨード−2−メチルプロパン、1−ヨードペンタン、1−ヨード−3−メチルブタン、1−ヨード−2,2−ジメチルプロパン、1−ヨードヘキサン、1−ヨードヘプタン、1−ヨードオクタン等の市販のハロアルカン等が挙げられる。アルキル化剤の使用量は、特に限定されないが、式(V)で表される化合物に対する当量比として、1〜10、好ましくは1〜5の範囲から適宜選択される。   The alkylating agent is not particularly limited as long as it is an N-alkylating agent usually used for alkylating nitrogen. For example, 1-iodobutane, 1-iodo-2-methylpropane, 1-iodo-1-methylpropane 2-iodo-2-methylpropane, 1-iodopentane, 1-iodo-3-methylbutane, 1-iodo-2,2-dimethylpropane, 1-iodohexane, 1-iodoheptane, 1-iodooctane, etc. Examples include commercially available haloalkanes. Although the usage-amount of an alkylating agent is not specifically limited, As an equivalent ratio with respect to the compound represented by Formula (V), it is suitably selected from the range of 1-10, Preferably it is 1-5.

そしてまた、式(V)で表される化合物は、ホーナー・ワズワース・エモンズ反応を用いても誘導できる。具体的には、式(VI)で表されるリン酸エステル化合物及び4−ピリジンカルボキシアルデヒドを、必要に応じて適当な反応溶媒中で、塩基の存在下反応し、式(V)の化合物を合成できる。   Moreover, the compound represented by the formula (V) can also be induced by using the Horner-Wadsworth-Emmons reaction. Specifically, the phosphoric acid ester compound represented by the formula (VI) and 4-pyridinecarboxaldehyde are reacted in the presence of a base in an appropriate reaction solvent as necessary to convert the compound of the formula (V). Can be synthesized.

(式中、Xは前記と同じ意味を表し、Rはエチル基又は2,2,2−トリフルオロエチル基を表す。波線は、幾何異性体E、Zを表す。) (Wherein X represents the same meaning as described above, and R 4 represents an ethyl group or a 2,2,2-trifluoroethyl group. Wavy lines represent geometric isomers E and Z.)

式(VI)で表されるリン酸エステル化合物は、Iwase, Y.; Kamada, K.; Ohta, K.; Kondo, K. J. Mater. Chem. 2003, 13, 1575-1581に記載の方法にしたがって、ビス(ハロメチル)アリール化合物を亜リン酸トリエチル又は亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)と反応させることにより誘導する方法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。前記4−ピリジンカルボキシアルデヒドは、市販品を使用できる。また、前記リン酸エステル化合物と前記4−ピリジンカルボキシアルデヒドの使用量比は、特に限定されないが、4−ピリジンカルボキシアルデヒドのリン酸エステル化合物に対する当量比として、2.0〜4.0の範囲から適宜選択される。   The phosphate compound represented by the formula (VI) is prepared according to the method described in Iwase, Y .; Kamada, K .; Ohta, K .; Kondo, KJ Mater. Chem. 2003, 13, 1575-1581. Examples include, but are not limited to, a method in which a bis (halomethyl) aryl compound is induced by reacting with triethyl phosphite or tris phosphite (2,2,2-trifluoroethyl). The 4-pyridinecarboxaldehyde can use a commercial item. Moreover, although the usage-amount ratio of the said phosphate ester compound and the said 4-pyridine carboxaldehyde is not specifically limited, As an equivalent ratio with respect to the phosphate ester compound of 4-pyridine carboxaldehyde, it is from the range of 2.0-4.0. It is selected appropriately.

上記塩基は、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、水素化ナトリウム、ナトリウムヘキサメチルジシラジド、カリウムヘキサメチルジシラジド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、tert−ブトキシカリウム等が挙げられる。塩基の使用量は、ハロゲン化アリールに対する当量比として、2.0〜4.0の範囲から適宜選択される。   The base is 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, sodium hydride, sodium hexamethyldisilazide, potassium hexamethyldisilazide, benzyltrimethylammonium hydroxide, tert-butoxypotassium, etc. Is mentioned. The usage-amount of a base is suitably selected from the range of 2.0-4.0 as an equivalent ratio with respect to an aryl halide.

前記のすべての反応において使用する溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトニトリル、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒等が挙げられる。これら反応溶媒は、それぞれ単独で用いても2種以上適宜組み合わせて用いてもよい。溶媒の使用量は、特に限定されないが、前記アルデヒドが、0.001〜1.0(mol/L)の濃度になる範囲から適宜選択される。   Examples of the solvent used in all the above reactions include aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and toluene, amide solvents such as acetonitrile, N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, and diethyl. Examples include ether solvents such as ether, alcohol solvents such as methanol, ethanol, and isopropanol, and halogen solvents such as dichloromethane, dichloroethane, and chloroform. These reaction solvents may be used alone or in appropriate combination of two or more. Although the usage-amount of a solvent is not specifically limited, The said aldehyde is suitably selected from the range used as the density | concentration of 0.001-1.0 (mol / L).

前記のすべての反応において反応時の温度は、通常0〜200℃、好ましくは20〜130℃であるが、使用する溶媒や塩基の沸点によって適宜選択される。反応は空気雰囲気下で行ってもよいが、通常は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスとしてはアルゴン、ヘリウム、窒素ガス等が挙げられる。反応生成物は、反応終了後の反応溶液を必要に応じて濃縮した後、析出した結晶をそのまま、あるいは、適宜な後処理を行った後に、反応生成物として用いてもよい。後処理の具体的な方法としては、抽出、晶出、再結晶、クロマトグラフィー等の公知の精製が挙げられる。   In all the above reactions, the temperature during the reaction is usually 0 to 200 ° C., preferably 20 to 130 ° C., and is appropriately selected depending on the boiling point of the solvent or base used. The reaction may be carried out in an air atmosphere, but usually it is preferably carried out in an inert gas atmosphere. Examples of the inert gas include argon, helium, and nitrogen gas. The reaction product may be used as a reaction product after concentrating the reaction solution after completion of the reaction, if necessary, and then precipitating the crystals as they are or after performing an appropriate post-treatment. Specific methods for the post-treatment include known purification such as extraction, crystallization, recrystallization, chromatography and the like.

(蛍光色素組成物)
本発明の蛍光色素組成物は、式(1)で表される化合物の少なくとも一つを含むものであれば特に制限されず、上記化合物に加えて、試薬の調製に通常用いられる添加剤である、溶解補助剤、pH調節剤、緩衝剤、等張化剤等を含んでいてもよい。また、細胞や生体組織の染色をしやすくするためにも、上記組成物はさらに溶媒を含むことが好ましく、かかる溶媒としては、ジメチルスルホキシド(DMSO)を好適に用いることができる。また、蛍光色素組成物の形態としては、粉末形態の形態、凍結乾燥物の形態、顆粒剤の形態、錠剤の形態、液剤の形態等を挙げることができる。
(Fluorescent dye composition)
The fluorescent dye composition of the present invention is not particularly limited as long as it contains at least one of the compounds represented by the formula (1), and is an additive usually used for the preparation of reagents in addition to the above compounds. , Solubilizers, pH adjusters, buffers, tonicity agents and the like may be included. In order to facilitate staining of cells and living tissues, the composition preferably further contains a solvent, and dimethyl sulfoxide (DMSO) can be suitably used as the solvent. Examples of the form of the fluorescent dye composition include a powder form, a freeze-dried form, a granule form, a tablet form, and a liquid form.

本発明の蛍光色素組成物は、ミトコンドリアの可視化に用いることができる。上記のミトコンドリアの可視化とは、ミトコンドリアの細胞中での存在を、蛍光顕微鏡画像等のような視覚情報として得ること指す。具体的には、エネルギー生産されている細胞、すなわち、好気呼吸によってエネルギー生産している状態の膜電位を有するミトコンドリア(‘活性のあるミトコンドリア’とも称す)が存在する細胞に本発明の蛍光色素組成物を添加すると、ミトコンドリア膜電位に応答して、ミトコンドリアと蛍光色素組成物に含まれる式(1)の化合物とが相互作用して、ミトコンドリアに式(1)の化合物が局在する。上記細胞に所定の波長の励起光が照射されると、ミトコンドリアに局在する式(1)で表される化合物より所定の波長の蛍光が発せられ、かかる蛍光が蛍光顕微鏡等で検出されることによって、観察対象の蛍光顕微鏡画像を得ることができる。   The fluorescent dye composition of the present invention can be used for visualization of mitochondria. The above-mentioned visualization of mitochondria refers to obtaining the presence of mitochondria in cells as visual information such as a fluorescence microscope image. Specifically, the fluorescent dye of the present invention is present in a cell in which energy is produced, that is, a cell in which mitochondria having a membrane potential in a state of producing energy by aerobic respiration (also referred to as “active mitochondria”) exists. When the composition is added, in response to the mitochondrial membrane potential, the mitochondria and the compound of formula (1) contained in the fluorescent dye composition interact to localize the compound of formula (1) in the mitochondria. When excitation light having a predetermined wavelength is irradiated to the cell, fluorescence having a predetermined wavelength is emitted from the compound represented by the formula (1) localized in the mitochondria, and the fluorescence is detected by a fluorescence microscope or the like. Thus, a fluorescence microscope image of the observation target can be obtained.

また、本発明の蛍光色素組成物は、正常な細胞か、アポトーシスや代謝ストレス等により脱分極したミトコンドリアを有する細胞かの判別、すなわち、細胞の生死の判別ができる。上述したように、細胞が活性のあるミトコンドリアを含む場合、上記蛍光色素組成物に含まれる式(1)の化合物がかかるミトコンドリアに局在して蛍光が検出され、正常な細胞と判断される。   Moreover, the fluorescent dye composition of the present invention can discriminate whether it is a normal cell or a cell having mitochondria depolarized by apoptosis or metabolic stress, that is, cell viability. As described above, when the cell contains active mitochondria, the compound of formula (1) contained in the fluorescent dye composition is localized in the mitochondria and fluorescence is detected, and it is determined as a normal cell.

他方、エネルギー生産が停止した細胞、すなわち、好気呼吸によるエネルギー生産を停止している状態の膜電位が脱分極したミトコンドリア(‘活性のないミトコンドリア’とも称す)が存在する細胞に本発明の蛍光色素組成物を添加すると、ミトコンドリア膜電位は脱分極しているためミトコンドリアに式(1)の化合物は局在せず、局在場所を核等の他の細胞小器官に変化させるか、細胞質に分散する。上記細胞に所定の波長の励起光が照射されると核等の他の細胞小器官に存在する式(1)で表される化合物より所定の波長の蛍光が発せられるか、細胞質に式(1)で表される化合物が分散しているために検出される蛍光強度も小さくなるかして、正常な細胞とは発光挙動が変化するため、アポトーシスや代謝ストレス等により脱分極したミトコンドリアを有する細胞と判断される。   On the other hand, the fluorescence of the present invention is present in cells in which energy production is stopped, that is, cells in which mitochondria (also referred to as “inactive mitochondria”) with depolarized membrane potential in a state where energy production by aerobic respiration is stopped exist. When the dye composition is added, the mitochondrial membrane potential is depolarized, so that the compound of formula (1) does not localize in the mitochondria. Spread. When the cell is irradiated with excitation light of a predetermined wavelength, fluorescence of a predetermined wavelength is emitted from the compound represented by the formula (1) existing in other organelles such as the nucleus, or the formula (1 ) The dispersed fluorescence of the compound represented by) reduces the fluorescence intensity detected, so that the luminescence behavior changes from normal cells, so cells with mitochondria depolarized due to apoptosis, metabolic stress, etc. It is judged.

細胞や生体組織への励起光の照射や式(1)で表される化合物より発せられる蛍光の検出は、蛍光顕微鏡によって行うことができる。上記励起光としては、式(1)で表される化合物が吸収できる波長であれば特に制限されず、紫外領域、可視領域、赤外領域の光である。そしてまた、生体組織の三次元的なイメージを得るために、励起光は式(1)で表される化合物に二光子吸収を起こさせるものが好ましく、具体的には、600〜1200nmの波長領域の励起光をレンズ等で集光し焦点の位置を走査して光を照射することで三次元的なイメージを得ることができる。   Detection of fluorescence emitted from the compound represented by the formula (1) or irradiation of excitation light to cells or living tissues can be performed by a fluorescence microscope. The excitation light is not particularly limited as long as the compound represented by the formula (1) can be absorbed, and is light in the ultraviolet region, visible region, and infrared region. Further, in order to obtain a three-dimensional image of a living tissue, the excitation light is preferably one that causes two-photon absorption in the compound represented by the formula (1), specifically, a wavelength region of 600 to 1200 nm. A three-dimensional image can be obtained by condensing the excitation light with a lens or the like, scanning the focal position, and irradiating the light.

以下に、実施例において本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術範囲は、これらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.

[実施例1]N,N’−ジブチル−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージドの合成 Example 1 Synthesis of N, N'-dibutyl-4,4 '-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide

1−ヨードブタン(5mmol)と4−メチルピリジン(5mmol)とを酢酸エチル(5mL)に溶解させた。その溶液を80℃で撹拌すると、油状物質が生じた。溶媒を除去した後、得られた油状物質を酢酸エチルで数回洗浄し、4−メチル−1−ブチルピリジニウムヨージドを得た。
得られた4−メチル−1−ブチルピリジニウムヨージド(1mmol)と4,4’−ビフェニルジカルボキシアルデヒド(0.5mmol)をエタノール(5mL)に溶解させた。そこにピペリジンを2滴滴下し、60℃で撹拌した。12時間加熱した後、析出した黄色粉末を濾過して冷エタノールで数回洗浄し、N,N’−ジブチル−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージド(0.15g)を得た。
1-iodobutane (5 mmol) and 4-methylpyridine (5 mmol) were dissolved in ethyl acetate (5 mL). The solution was stirred at 80 ° C. to yield an oil. After removing the solvent, the resulting oil was washed several times with ethyl acetate to give 4-methyl-1-butylpyridinium iodide.
The obtained 4-methyl-1-butylpyridinium iodide (1 mmol) and 4,4′-biphenyldicarboxaldehyde (0.5 mmol) were dissolved in ethanol (5 mL). Two drops of piperidine were added dropwise thereto and stirred at 60 ° C. After heating for 12 hours, the precipitated yellow powder was filtered and washed several times with cold ethanol, and N, N′-dibutyl-4,4 ′-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide (0. 15 g) was obtained.

HNMR(400MHz、DMSO−d):δ=8.97(d、J=6Hz、4H)、8.27(d、J=6.4Hz、4H)、8.11(d、J=16Hz、4H)、7.94(d、J=8Hz、4H)、7.898(d、J=8Hz、4H)、7.63(d、J=16Hz、4H)、4.54(t、J=7.2Hz、4H)、1.94(m、4H)、1.37(m、4H)、0.97(t、J=7.6Hz、6H) 1 HNMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 8.97 (d, J = 6 Hz, 4H), 8.27 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 8.11 (d, J = 16 Hz) 4H), 7.94 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.898 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.63 (d, J = 16 Hz, 4H), 4.54 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.94 (m, 4H), 1.37 (m, 4H), 0.97 (t, J = 7.6 Hz, 6H)

[実施例2]N,N’−ジ(2−メチルプロピル)−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージドの合成 [Example 2] Synthesis of N, N'-di (2-methylpropyl) -4,4 '-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide

1−ヨードブタンの替わりに1−ヨード−2−メチルプロパンを用いること以外は、実施例1に記載の方法に準じて標記化合物を得た。   The title compound was obtained according to the method described in Example 1, except that 1-iodo-2-methylpropane was used in place of 1-iodobutane.

HNMR(400MHz、DMSO−d):δ=a=8.95(d、J=6Hz、4H)、8.32(d、J=6.4Hz、4H)、8.12(d、J=16Hz、4H)、7.95(d、J=8Hz、4H)、7.95(d、J=8Hz、4H)、7.65(d、J=16Hz、4H)、4.37(d、J=7.2Hz、4H)、1.07(m、2H)、0.92(t、J=7.6Hz、12H) 1 HNMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = a = 8.95 (d, J = 6 Hz, 4H), 8.32 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 8.12 (d, J = 16 Hz, 4H), 7.95 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.95 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.65 (d, J = 16 Hz, 4H), 4.37 (d , J = 7.2 Hz, 4H), 1.07 (m, 2H), 0.92 (t, J = 7.6 Hz, 12H)

[実施例3]N,N’−ジペンチル−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージドの合成 Example 3 Synthesis of N, N'-dipentyl-4,4 '-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide

1−ヨードペンタン(5mmol)と4−メチルピリジン(5mmol)とを酢酸エチル(5mL)に溶解させた。その溶液を80℃で3時間撹拌すると、油状物質が生じた。24時間加熱し、溶媒を除去した後、得られた油状物質を酢酸エチルで数回洗浄して4−メチル−1−ペンチルピリジニウムヨージドを得た。
得られた4−メチル−1−ペンチルピリジニウムヨージド(1mmol)と4,4’−ビフェニルジカルボキシアルデヒド(0.5mmol)をエタノール(5mL)に溶解させた。そこにピペリジンを2滴滴下し、60℃で撹拌した。12時間加熱した後、析出した黄色粉末を濾過して冷エタノールで数回洗浄し、N,N’−ジペンチル−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージド(0.10g)を得た。
1-iodopentane (5 mmol) and 4-methylpyridine (5 mmol) were dissolved in ethyl acetate (5 mL). The solution was stirred at 80 ° C. for 3 hours to yield an oil. After heating for 24 hours and removing the solvent, the resulting oily substance was washed several times with ethyl acetate to give 4-methyl-1-pentylpyridinium iodide.
The obtained 4-methyl-1-pentylpyridinium iodide (1 mmol) and 4,4′-biphenyldicarboxaldehyde (0.5 mmol) were dissolved in ethanol (5 mL). Two drops of piperidine were added dropwise thereto and stirred at 60 ° C. After heating for 12 hours, the precipitated yellow powder was filtered and washed several times with cold ethanol, and N, N′-dipentyl-4,4 ′-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide (0. 10 g) was obtained.

HNMR(400MHz、DMSO−d):δ=8.98(d、J=6Hz、4H)、8.28(d、J=6.4Hz、4H)、8.12(d、J=16Hz、4H)、7.95(d、J=8Hz、4H)、7.89(d、J=8Hz、4H)、7.64(d、J=16Hz、4H)、4.53(t、J=7.2Hz、4H)、1.95(m、4H)、1.37(m、8H)、0.91(t、J=7.6Hz、6H) 1 HNMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 8.98 (d, J = 6 Hz, 4H), 8.28 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 8.12 (d, J = 16 Hz) 4H), 7.95 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.89 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.64 (d, J = 16 Hz, 4H), 4.53 (t, J = 7.2 Hz, 4H), 1.95 (m, 4H), 1.37 (m, 8H), 0.91 (t, J = 7.6 Hz, 6H)

[実施例4]N,N’−ジ(2−メチルブチル)−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージドの合成 [Example 4] Synthesis of N, N'-di (2-methylbutyl) -4,4 '-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide

1−ヨード−3−メチルブタン(5mmol)と4−メチルピリジン(5mmol)とを酢酸エチル(5mL)に溶解させた。その溶液を80℃で1時間撹拌すると、固体が析出した。24時間加熱した後、析出した固体を濾過し、酢酸エチルで数回洗浄して4−メチル−1−(2−メチルブチル)ピリジニウムヨージド(0.5g)を得た。
得られた4−メチル−1−(2−メチルブチル)ピリジニウムヨージド(1mmol)と4,4’−ビフェニルジカルボキシアルデヒド(0.5mmol)をエタノール(5mL)に溶解させた。そこにピペリジンを2滴滴下し、60℃で撹拌した。析出した黄色粉末を濾過して冷エタノールで数回洗浄し、N,N’−ジ(2−メチルブチル)−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージド(0.13g)を得た。
1-Iodo-3-methylbutane (5 mmol) and 4-methylpyridine (5 mmol) were dissolved in ethyl acetate (5 mL). When the solution was stirred at 80 ° C. for 1 hour, a solid precipitated. After heating for 24 hours, the precipitated solid was filtered and washed several times with ethyl acetate to obtain 4-methyl-1- (2-methylbutyl) pyridinium iodide (0.5 g).
The obtained 4-methyl-1- (2-methylbutyl) pyridinium iodide (1 mmol) and 4,4′-biphenyldicarboxaldehyde (0.5 mmol) were dissolved in ethanol (5 mL). Two drops of piperidine were added dropwise thereto and stirred at 60 ° C. The precipitated yellow powder was filtered and washed several times with cold ethanol, and N, N′-di (2-methylbutyl) -4,4 ′-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide (0.13 g )

HNMR(400MHz、DMSO−d):δ=9.01(d、J=6.4Hz、4H)、8.28(d、J=6.4Hz、4H)、8.12(d、J=16Hz、4H)、7.95(d、J=8Hz、4H)、7.89(d、J=8Hz、4H)、7.64(d、J=16Hz、4H)、4.55(t、J=7.2Hz、4H)、1.86(m、4H)、1.62(m、2H)、0.97(t、J=6.4Hz、6H) 1 HNMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 9.01 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 8.28 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 8.12 (d, J = 16 Hz, 4H), 7.95 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.89 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.64 (d, J = 16 Hz, 4H), 4.55 (t , J = 7.2 Hz, 4H), 1.86 (m, 4H), 1.62 (m, 2H), 0.97 (t, J = 6.4 Hz, 6H)

[実施例5]N,N’−ジヘキシル−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージドの合成 Example 5 Synthesis of N, N'-dihexyl-4,4 '-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide

1−ヨードヘキサン(5mmol)と4−メチルピリジン(5mmol)とを酢酸エチル(5mL)に溶解させた。その溶液を80℃で3時間撹拌すると、油状物質が生じた。24時間加熱し、溶媒を除去した後、得られた油状物質を酢酸エチルで数回洗浄して4−メチル−1−ヘキシルピリジニウムヨージド(0.8g)を得た。
得られた4−メチル−1−ヘキシルピリジニウムヨージド(1mmol)と4,4’−ビフェニルジカルボキシアルデヒド(0.5mmol)をエタノール(5mL)に溶解させた。そこにピペリジンを2滴滴下し、60℃で撹拌した。析出した黄色粉末を濾過して冷エタノールで数回洗浄し、N,N’−ジヘキシル−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージド(0.15g)を得た。
1-iodohexane (5 mmol) and 4-methylpyridine (5 mmol) were dissolved in ethyl acetate (5 mL). The solution was stirred at 80 ° C. for 3 hours to yield an oil. After heating for 24 hours to remove the solvent, the resulting oily substance was washed several times with ethyl acetate to give 4-methyl-1-hexylpyridinium iodide (0.8 g).
The obtained 4-methyl-1-hexylpyridinium iodide (1 mmol) and 4,4′-biphenyldicarboxaldehyde (0.5 mmol) were dissolved in ethanol (5 mL). Two drops of piperidine were added dropwise thereto and stirred at 60 ° C. The precipitated yellow powder was filtered and washed several times with cold ethanol to obtain N, N′-dihexyl-4,4 ′-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide (0.15 g).

HNMR(400MHz、DMSO−d):δ=8.99(d、J=6.4Hz、4H)、8.28(d、J=6.4Hz、4H)、8.12(d、J=16Hz、4H)、7.95(d、J=8Hz、4H)、7.90(d、J=8Hz、4H)、7.64(d、J=16Hz、4H)、4.53(t、J=7.2Hz、4H)、1.95(m、4H)、1.31(m、12H)、0.89(t、J=6.4Hz、6H) 1 HNMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 8.99 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 8.28 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 8.12 (d, J = 16 Hz, 4H), 7.95 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.90 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.64 (d, J = 16 Hz, 4H), 4.53 (t , J = 7.2 Hz, 4H), 1.95 (m, 4H), 1.31 (m, 12H), 0.89 (t, J = 6.4 Hz, 6H)

[実施例6]N,N’−ジオクチル−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージドの合成 Example 6 Synthesis of N, N′-dioctyl-4,4 ′-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide

1−ヨードオクタン(5mmol)と4−メチルピリジン(5mmol)とを酢酸エチル(5mL)に溶解させた。その溶液を80℃で3時間撹拌すると、油状物質が生じた。24時間加熱し、溶媒を除去した後、得られた油状物質を酢酸エチルで数回洗浄して4−メチル−1−オクチルピリジニウムヨージド(0.6g)を得た。
得られた4−メチル−1−オクチルピリジニウムヨージド(1mmol)と4,4’−ビフェニルジカルボキシアルデヒド(0.5mmol)をエタノール(5mL)に溶解させた。そこにピペリジンを2滴滴下し、60℃で撹拌した。析出した黄色粉末を濾過して冷エタノールで数回洗浄し、N,N’−ジオクチル−4,4’−(ビフェニル−2,1−エテンジイル)ジピリジニウムジヨージド(0.17g)を得た。
1-iodooctane (5 mmol) and 4-methylpyridine (5 mmol) were dissolved in ethyl acetate (5 mL). The solution was stirred at 80 ° C. for 3 hours to yield an oil. After heating for 24 hours to remove the solvent, the resulting oily substance was washed several times with ethyl acetate to give 4-methyl-1-octylpyridinium iodide (0.6 g).
The obtained 4-methyl-1-octylpyridinium iodide (1 mmol) and 4,4′-biphenyldicarboxaldehyde (0.5 mmol) were dissolved in ethanol (5 mL). Two drops of piperidine were added dropwise thereto and stirred at 60 ° C. The precipitated yellow powder was filtered and washed several times with cold ethanol to obtain N, N′-dioctyl-4,4 ′-(biphenyl-2,1-ethenediyl) dipyridinium diiodide (0.17 g).

HNMR(400MHz、DMSO−d):δ=8.99(d、J=6.4Hz、4H)、8.28(d、J=6.4Hz、4H)、8.12(d、J=16Hz、4H)、7.95(d、J=8Hz、4H)、7.90(d、J=8Hz、4H)、7.65(d、J=16Hz、4H)、4.53(t、J=7.2Hz、4H)、1.94(m、4H)、1.30(m、20H)、0.80(t、J=6.4Hz、6H) 1 HNMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 8.99 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 8.28 (d, J = 6.4 Hz, 4H), 8.12 (d, J = 16 Hz, 4H), 7.95 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.90 (d, J = 8 Hz, 4H), 7.65 (d, J = 16 Hz, 4H), 4.53 (t , J = 7.2 Hz, 4H), 1.94 (m, 4H), 1.30 (m, 20H), 0.80 (t, J = 6.4 Hz, 6H)

[実施例7]細胞の蛍光化と観察 [Example 7] Cell fluorescence and observation

[細胞の培養]
染色のモデル細胞としてヒト胎児腎細胞であるHek293細胞を使用した。Hek293細胞は、10%(v/v)のウシ胎児血清、1%(v/v)のトリプシン及びストレプトマイシンを含むダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)中、37℃、5%CO条件下で培養した。
[Cell culture]
Hek293 cells, which are human fetal kidney cells, were used as model cells for staining. Hek293 cells were cultured in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) containing 10% (v / v) fetal bovine serum, 1% (v / v) trypsin and streptomycin under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 . .

[細胞の蛍光化]
顕微鏡観察を行う準備のために、Hek293細胞を35mmガラスベースディッシュに細胞密度1×10cells/dishとなるように継代した。継代して24時間後、細胞がディッシュへ付着していることを顕微鏡観察により確認した。ディッシュより培地を除き、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)を用いて2回細胞を洗浄した。実施例2、4、5、6の化合物、比較例1、2の化合物の1×10−3mol dm−3のジメチルスルホキシド(DMSO)溶液2μLを添加したフェノールレッド不含DMEM培地2mL(PY最終濃度1μmol dm−3、最終DMSO濃度0.1%(v/v))をディッシュに入れ、12時間インキュベートすることにより染色を行った。顕微鏡観察の直前に、色素を含む培地をディッシュから取り除き、PBSを用いて2回細胞を洗浄し、フェノールレッド不含DMEM培地2mLをディッシュに加えた。
[Cell fluorescence]
In preparation for microscopic observation, Hek293 cells were passaged on a 35 mm glass base dish to a cell density of 1 × 10 5 cells / dish. 24 hours after passage, it was confirmed by microscopic observation that the cells were attached to the dish. The medium was removed from the dish, and the cells were washed twice with phosphate buffered saline (PBS). 2 mL of phenol red-free DMEM medium supplemented with 2 μL of a 1 × 10 −3 mol dm −3 dimethylsulfoxide (DMSO) solution of the compounds of Examples 2, 4, 5, and 6 and Comparative Examples 1 and 2 (PY final) The concentration was 1 μmol dm −3 , the final DMSO concentration was 0.1% (v / v)), and staining was performed by incubating for 12 hours. Immediately before microscopic observation, the medium containing the dye was removed from the dish, the cells were washed twice with PBS, and 2 mL of phenol red-free DMEM medium was added to the dish.

なお、比較例1、2の化合物は以下の構造であり、比較例1の化合物(BP)は、公知の合成方法により入手した。また、比較例2の化合物は、実施例1と同様の合成手順で合成することにより入手した。   The compounds of Comparative Examples 1 and 2 have the following structures, and the compound (BP) of Comparative Example 1 was obtained by a known synthesis method. The compound of Comparative Example 2 was obtained by synthesis using the same synthesis procedure as in Example 1.


(比較例1)
(比較例2)

(Comparative Example 1)
(Comparative Example 2)

[蛍光顕微鏡観察]
蛍光顕微鏡は、NikonのECRIPSE50iを用いた。蛍光画像の取得にはNikonのDS-Ri1を用いた。対物レンズは倍率100倍、NA=1.2の無限遠補正対物レンズを用いた。蛍光フィルターとしては、NikonのB-2Aフィルターキューブを用いた。
[Fluorescence microscope observation]
The fluorescence microscope used was Nikon's ECRIPSE50i. Nikon DS-Ri1 was used for acquisition of fluorescence images. As the objective lens, an infinitely corrected objective lens having a magnification of 100 times and NA = 1.2 was used. Nikon B-2A filter cube was used as the fluorescent filter.

実施例4、5、6、比較例2の化合物について、ミトコンドリアに局在することを確かめるために、ミトコンドリア選択的プローブであるテトラメチルローダミンメチルエステル(TMRM)を用いて染色した細胞との比較をそれぞれ行った。観察により得られた画像を、図1(実施例4)、図2(実施例5)、図3(実施例6)、図4(比較例2)に示す。
上記の図面より、実施例4、5及び6の化合物は、TMRMを用いて細胞を染色したときと同様に、ミトコンドリアに局在することがわかった。一方、比較例2の化合物は、ミトコンドリアには局在しないことがわかった。
The compounds of Examples 4, 5, 6 and Comparative Example 2 were compared with cells stained with tetramethylrhodamine methyl ester (TMRM), which is a mitochondrial selective probe, in order to confirm localization in mitochondria. Each went. Images obtained by observation are shown in FIG. 1 (Example 4), FIG. 2 (Example 5), FIG. 3 (Example 6), and FIG. 4 (Comparative Example 2).
From the above drawings, it was found that the compounds of Examples 4, 5 and 6 were localized in mitochondria in the same manner as when cells were stained with TMRM. On the other hand, it was found that the compound of Comparative Example 2 was not localized in mitochondria.

実施例2の化合物及び比較例1の化合物との蛍光の強度の比較をNIS-Elementsを使用して行った。なお、NIS-Elementsでの画像解析による、実施例2の化合物の蛍光の強度を表す値は、78であり、比較例1の化合物の強度を表す値は、15であった。以上のことから、実施例2の化合物は、比較例1の化合物に対して蛍光強度が5倍程度強いことがわかった。
また、実施例2の化合物及び比較例1の化合物により染色した細胞の画像をそれぞれ図5、図6に示す。上記図5及び図6の対比からもわかるように、実施例2の化合物の方が強い蛍光を発する。
Comparison of fluorescence intensity between the compound of Example 2 and the compound of Comparative Example 1 was performed using NIS-Elements. In addition, the value representing the intensity of fluorescence of the compound of Example 2 by image analysis with NIS-Elements was 78, and the value representing the intensity of the compound of Comparative Example 1 was 15. From the above, it was found that the compound of Example 2 was about 5 times stronger in fluorescence intensity than the compound of Comparative Example 1.
Moreover, the image of the cell dye | stained with the compound of Example 2 and the compound of the comparative example 1 is shown in FIG. 5, FIG. 6, respectively. As can be seen from the comparison of FIG. 5 and FIG. 6, the compound of Example 2 emits stronger fluorescence.

[二光子吸収の確認]
実施例1〜6の化合物をジメチルスルホキシドに溶解し、実施例1〜6の化合物の溶液が入ったセルに、レーザー光を集光して照射したところ、レーザー光の焦点のみで発光が観察された(図7〜12参照)。したがって、本発明の化合物は二光子吸収によって励起され蛍光を発する化合物といえる。
[Confirmation of two-photon absorption]
When the compounds of Examples 1 to 6 were dissolved in dimethyl sulfoxide and the cells containing the solutions of the compounds of Examples 1 to 6 were irradiated with focused laser light, light emission was observed only at the focal point of the laser light. (See FIGS. 7 to 12). Therefore, the compound of the present invention can be said to be a compound that emits fluorescence when excited by two-photon absorption.

本発明の化合物は、蛍光性及びミトコンドリアに局在する性質を有しているため、ミトコンドリアを可視化した顕微鏡画像を得られる。また、本発明の化合物を細胞の染色に使用した場合、観察する対象である組織や細胞へ照射する励起光の強度は弱くてもよく、光照射による生体組織や細胞へのダメージ、及び、化合物の光退色を抑制できる。また、本発明の化合物は多光子蛍光特性も有しており、例えば、二光子励起蛍光顕微鏡での観察において、弱い強度の励起光、すなわち、生体深部まで到達する長波長の光を利用することができるため、奥行き方向の観察範囲をこれまでよりも大きく広げることが可能になり、二光子励起蛍光顕微鏡により観察できる対象を広げることができる。   Since the compound of the present invention has fluorescence and a property localized in mitochondria, a microscopic image in which mitochondria are visualized can be obtained. In addition, when the compound of the present invention is used for staining cells, the intensity of excitation light applied to the tissue or cells to be observed may be weak, damage to living tissue or cells due to light irradiation, and the compound Can be prevented from fading. In addition, the compound of the present invention has multiphoton fluorescence characteristics. For example, in observation with a two-photon excitation fluorescence microscope, it is necessary to use weak intensity excitation light, that is, light having a long wavelength that reaches deep in the living body. Therefore, the observation range in the depth direction can be expanded more than before, and the objects that can be observed with the two-photon excitation fluorescence microscope can be expanded.

Claims (5)

式(1)で表される化合物。
[式中、RはC4〜C8の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表し、
波線は、幾何異性体E、Zを表し、
Xは、以下の縮合多環基(i)又は(iv)
(式中、Rは水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基を表し、aは0〜4の整数であり、dは0〜3の整数である。a、dが2以上の整数のとき、Rは同一又は相異なっていてもよい。波線は隣接する炭素原子に対する結合位置を示す。)のいずれかを表し、Zはピリジニウムカチオンに対するカウンターアニオンを表す。]
The compound represented by Formula (1).
[Wherein R 1 represents a C4 to C8 linear or branched alkyl group,
The wavy line represents the geometric isomers E, Z,
X is the following condensed polycyclic group (i) or (iv)
(In the formula, R 2 represents a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxy group or an alkoxyalkyl group, a is an integer of 0 to 4, and d is an integer of 0 to 3. a and d are integers of 2 or more. And R 2 may be the same or different. The wavy line represents the bonding position to the adjacent carbon atom.), And Z represents the counter anion for the pyridinium cation . ]
縮合多環基が、以下の縮合多環基(i’)又は(iv’)であることを特徴とする請求項1に記載の化合物。
(Rは水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基を表し、aは0〜4の整数であり、dは0〜3の整数である。a、dが2以上の整数のとき、Rは同一又は相異なっていてもよい。波線は隣接する炭素原子に対する結合位置を示す。)
The compound according to claim 1, wherein the condensed polycyclic group is the following condensed polycyclic group (i ') or (iv') .
(R 2 represents a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxyalkyl group, a is an integer of 0 to 4, and d is an integer of 0 to 3. When a 1 and d are integers of 2 or more, R 2 may be the same or different, and the wavy line indicates the bonding position to the adjacent carbon atom .)
カウンターアニオンが、ハロゲン化物イオン、スルホネート、過塩素酸イオンであることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の化合物。   The compound according to claim 1 or 2, wherein the counter anion is a halide ion, a sulfonate, or a perchlorate ion. 請求項1〜3のいずれかに記載の化合物からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることを特徴とする蛍光色素組成物。   A fluorescent dye composition comprising at least one selected from the group consisting of the compounds according to claim 1. ミトコンドリアの可視化に用いるための請求項4に記載の蛍光色素組成物。
The fluorescent dye composition according to claim 4 for use in visualization of mitochondria.
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