JP6756839B2 - 発光性粒子及び化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、特定構造を有する化合物を含む発光性粒子、並びに色素として有用な新規化合物に関する。
タンパク質、酵素又は無機化合物などを定量するための高感度かつ容易な測定法として蛍光検出法が広く用いられている。蛍光検出法は、特定波長の光により励起されて蛍光を発する測定対象物質を含むと考えられる試料に上記特定波長の励起光を照射した際に発する蛍光を検出することによって測定対象物質の存在を確認する方法である。測定対象物質が蛍光体でない場合には、例えば、測定対象物質と特異的に結合する物質を蛍光色素で標識した物質を試料に接触させ、その後上記と同様にして、励起光を照射した際に発する蛍光を検出することにより、測定対象物質の存在を確認することができる。
特許文献1には、好ましい励起ピークを有する初期供与体染料と、好ましい発光ピークを有する最終受容体染料とをポリマー微小粒子中に配合させることにより製造される蛍光微小粒子が記載されている。特許文献1では、上記染料としてポリアザインダセン染料を使用することが記載されている。
非特許文献1には、新規なジスチリルBODIPYR(登録商標、boron-dipyrrometheneの略称である)染料を設計及び合成したことが記載され、合成したジスチリリルBODIPYR染料について、クロロメタン溶液中での吸収及び発光スペクトルが分析されている。
特許第3442777号公報
Olivier Galangau et al., Org.Biomol.Chem., 2010, 8, 4546-4553
特許文献1に記載の蛍光微小粒子は、好ましい有効ストークスシフトを有するが、量子収率が低いという問題があった。非特許文献1では、染料溶液の吸収及び発光スペクトルが分析されているが、染料を粒子に組み込むことについては記載がない。
本発明は、680nm以上という長波長領域に発光極大波長を有し、かつ高い量子収率を示す発光性粒子、並びに680nm以上という長波長領域に発光極大波長を有し、かつ粒子中において高い量子収率を示す化合物を提供することを解決すべき課題とした。
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の構造を有する新規化合物を用いて発光性粒子を製造することによって、680nm以上という長波長領域に発光極大波長を有し、かつ高い量子収率を示す発光性粒子を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1] 下記式(1)で表される少なくとも一種の化合物と粒子とを含有する発光性粒子。
式中、R11〜R15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R11〜R15のうち少なくとも3つは水素原子以外の原子又は基を表す。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。L1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)〜式(L−4)の何れかを表す。
式中、R111〜R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、−O−、−S−、又は−NH−を表す。
[2] 上記粒子がラテックス粒子である、[1]に記載の発光性粒子。
[3] 上記粒子が、カルボキシル基を有する、[1]又は[2]に記載の発光性粒子。
[4] 平均粒子径が30〜500nmである、[1]から[3]の何れか一に記載の発光性粒子。
[5] 上記式(1)で表される化合物が、下記式(2)で表される化合物である、[1]から[4]の何れか一に記載の発光性粒子。
式中、R11〜R15、X1、X2、Ar1及びAr2は式(1)における定義と同義であり、L21及びL22はそれぞれ独立に、式(L−1)又は式(L−2)で表される基を表わす。
[6] 上記式(1)で表される化合物が、下記式(3)で表される化合物である、[1]から[4]の何れか一に記載の発光性粒子。
式中、R11、R12、R14、R15、X1、X2、Ar1、Ar2、L1及びL2は、式(1)における定義と同義であり、但し、R11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基である。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31、R32、R34及びR35のいずれか一つは2原子以上からなる基である。
[7] 上記式(1)で表される化合物が、下記式(4)で表される化合物である、[1]から[4]の何れか一に記載の発光性粒子。
式中、R12、R13、R14、X1、X2、Ar1、Ar2、L1及びL2は、式(1)における定義と同義であり、但し、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。R41及びR42はそれぞれ独立に、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
[8] 上記式(4)で表わされる化合物が、下記式(7)で表わされる化合物である、[1]から[5]又は[7]の何れか一に記載の発光性粒子。
式中、R12、R13、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1及びAr2は、式(4)における定義と同義であり、但し、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。L23及びL24はそれぞれ独立に、式(L−1)又は式(L−2)で表される基を表わす。
[9] 上記式(7)で表わされる化合物が、下記式(8)で表わされる化合物である、[1]から[5]、[7]又は[8]の何れか一に記載の発光性粒子。
式中、R12、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(7)における定義と同義であり、R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。
[10] 上記式(8)で表わされる化合物が、下記式(9)で表わされる化合物である、[1]から[5]、[7]から[9]の何れか一に記載の発光性粒子。
式中、R12、R14、R41、R42、R31〜R35、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(8)における定義と同義であり、R61、R62はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよく、R61とQ1、R62とQ2は、それぞれ縮環構造を形成していてもよい。
[11] 上記式(1)で表される化合物が、下記式(5)で表される化合物である、[1]から[4]何れか一に記載の発光性粒子。
式中、R11〜R15、X1、X2、L1及びL2は、式(1)における定義と同義である。R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。
[12] 上記式(5)で表される化合物が、下記式(6)で表される化合物である、[1]から[4]、又は[11]の何れか一項に記載の発光性粒子。
式中、R11、R12、R14、R15、X1、X2、L1及びL2は、式(5)における定義と同義である。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。
[13] 極大発光波長が650nm以上である、[1]から[12]の何れか一に記載の発光性粒子。
[14] 下記式(3)で表される化合物。
式中、R11、R12、R14及びR15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31、R32、R34及びR35のいずれか一つは2原子以上からなる基である。
1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)〜式(L−4)の何れかを表す。
式中、R111〜R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、−O−、−S−、又は−NH−を表す。
[15] 下記式(4)で表される化合物。
式中、R12、R13及びR14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R41及びR42はそれぞれ独立に、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。L1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)〜式(L−4)の何れかを表す。
式中、R111〜R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、−O−、−S−、又は−NH−を表す。
[16] 下記式(7)で表される[15]に記載の化合物。
式中、R12、R13、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1及びAr2は、式(4)における定義と同義であり、但し、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。L23及びL24はそれぞれ独立に、式(L−1)又は式(L−2)で表される基を表わす。
[17] 下記式(8)で表される[15]又は[16]に記載の化合物。
式中、R12、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(7)における定義と同義であり、R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。
[18] 下記式(9)で表される[15]から[17]の何れか一に記載の化合物。
式中、R12、R14、R41、R42、R31〜R35、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(8)における定義と同義であり、R61、R62はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよく、R61とQ1、R62とQ2は、それぞれ縮環構造を形成していてもよい。
[19] 下記式(6)で表される化合物。
式中、R11、R12、R14及びR15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。
1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)〜式(L−4)の何れかを表す。
式中、R111〜R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、−O−、−S−、又は−NH−を表す。
本発明の発光性粒子は、680nm以上という長波長領域に発光極大波長を有し、かつ高い量子収率を示し、各種アッセイにおいて有用である。本発明の化合物は、粒子中において、680nm以上という長波長領域に発光極大波長を有し、かつ高い量子収率を示す
図1は、化合物(4)の400MHz 1H NMRスペクトルを示す。 図2は、化合物(7)の400MHz 1H NMRスペクトルを示す。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
通常の色素化合物は、粒子への取り込み量を増やすと会合の影響を受け、量子収率が低下していくことが知られている(これを濃度消光とも言う)。特に、吸収波長が650nm以上の長波長である蛍光色素化合物は粒子に取り込まれると濃度消光しやすく、量子収率を維持することは困難である。
本発明の化合物は、共役系置換基を有することで長波長発光を可能としており、かつ、ジピロメテン骨格に複数の置換基を持たせることによりポリマー粒子中での量子収率の低下を抑制することができる。量子収率低下抑制の要因としては、ジピロメテン骨格に対して垂直方向に張り出す複数の置換基による分子間の相互作用(例えばπ−π相互作用)の抑制が考えられる。本発明の化合物によれば、特に長波長領域において輝度の高い発光性粒子(好ましくは蛍光粒子、より好ましくは蛍光ナノ粒子)を製造することができる。なお、本発明の発光性粒子が蛍光粒子である場合、輝度とは、蛍光強度のことである。本発明によれば、生体の窓の領域(生体を透過しやすい近赤外波長域である650〜900nm付近)で発光量子収率が高いことから、発光を用いたセンシングの感度向上が可能である。
[本発明の発光性粒子]
本発明の発光性粒子は、下記式(1)で表される少なくとも一種の化合物と粒子とを含有する発光性粒子である。
式(1)中の各記号の意味は、本明細書中に定義した通りである。
本明細書において、アルキル基とは、直鎖、分岐鎖、環状又はこれらの組み合わせの何れでもよく、直鎖又は分岐鎖アルキル基の炭素数は好ましくは1〜36であり、より好ましくは1〜18であり、さらに好ましくは1〜12であり、特に好ましくは1〜6である。環状のアルキル基としては、例えば炭素数3〜8のシクロアルキルなどが挙げられる。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、及びシクロヘキシル基などが挙げられる。
本明細書において、アリール基とは、炭素数が6〜48のアリール基が好ましく、炭素数が6〜24のアリール基がより好ましく、炭素数が6〜14のアリール基がさらに好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、フェナントレニル基、ビフェニル基、フルオレニル基などが挙げられる。
本明細書において、ヘテロ環基としては、好ましくは5〜7員の置換もしくは無置換、飽和もしくは不飽和、芳香族もしくは非芳香族、単環もしくは縮環のヘテロ環基の何れでもよい。ヘテロ環基は、好ましくは、環構成原子が炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選択され、かつ窒素原子、酸素原子及び硫黄原子の何れかのヘテロ原子を少なくとも一個有するヘテロ環基であり、さらに好ましくは、炭素数3〜30の5もしくは6員の芳香族のヘテロ環基である。ヘテロ環基としては、例えば、フリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、キノリル基、イソキノリル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、プテリジニル基、ピラジニル基、キノキサリニル基、ピリミジニル基、キナゾリル基、ピリダジニル基、シンノリニル基、フタラジニル基、トリアジニル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、インダゾリル基、イソオキサゾリル基、ベンゾイソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、フリル基、チエニル基、ピロリル基、インドリル基、イミダゾピリジニル基、カルバゾリル基等が挙げられる。
本明細書において、アシル基としては、好ましくは炭素数2〜15の直鎖、又は分岐アルカノイル基であり、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ピバロイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、ベンゾイル基などが挙げられる。
本明細書において、アルコキシ基としては、好ましくは、炭素数1〜20のアルコキシ基であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基などが挙げられる。
本明細書において、アリールオキシ基としては、好ましくは炭素数6〜14のアリールオキシ基であり、例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基、アントリルオキシ基などが挙げられる。
アルキルチオ基としては、好ましくは、炭素数1から30のアルキルチオ基であり、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基等が挙げられる。
アリールチオ基としては、好ましくは、炭素数6から30のアリールチオ基であり、例えば、フェニルチオ基、p−クロロフェニルチオ基、m−メトキシフェニルチオ基等が挙げられる。
本明細書において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
本明細書において、芳香環とは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環、ペリレン環及びテリレン環等の芳香族炭化水素環;インデン環、アズレン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピラゾール環、ピラゾリジン環、チアゾリジン環、オキサゾリジン環、ピラン環、クロメン環、ピロール環、ピロリジン環、ベンゾイミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、トリアジン環、ジアゾール環、インドリン環、チオフェン環、チエノチオフェン環、フラン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、チアジン環、チアゾール環、インドール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチアジアゾール環、ナフトチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ナフトオキサゾール環、インドレニン環、ベンゾインドレニン環、ピラジン環、キノリン環及びキナゾリン環等の芳香族ヘテロ環;並びにフルオレン環及びカルバゾール環等の縮合型芳香環等が挙げられ、炭素数5〜16の芳香環(芳香環及び芳香環を含む縮合環)が好ましい。
なお、芳香環は置換基を有していてもよく、「芳香環」との用語は、置換基を有する芳香環、及び置換基を有さない芳香環の両方を意味する。芳香環が有する置換基としては、後記する置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
本明細書において、アミノ基としては、アミノ基;モノ又はジメチルアミノ基、モノ又はジエチルアミノ基並びにモノ又はジ(n−プロピル)アミノ基等のアルキル置換アミノ基;モノ又はジフェニルアミノ基並びにモノ又はジナフチルアミノ基等の芳香族残基で置換されたアミノ基;モノアルキルモノフェニルアミノ基等のアルキル基と芳香族残基が一つずつ置換したアミノ基;ベンジルアミノ基、アセチルアミノ基、フェニルアセチルアミノ基等が挙げられる。ここで芳香族残基とは、芳香環から水素原子1個を除いた基を意味し、芳香環は本明細書中上記した通りである。
11〜R15が表すアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、下記の置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
置換基群A:
スルファモイル基、シアノ基、イソシアノ基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、ニトロ基、ニトロシル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、メルカプト基、アミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルバモイル基、アシル基、アルデヒド基、カルボニル基、アリール基、アルキル基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、エテニル基、エチニル基、シリル基、及びトリアルキルシリル基(トリメチルシリル基等)。
1及びX2が表すアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
Ar1及びAr2が表すアリール基又はヘテロ環基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
111〜R116が表すアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基は、置換基を有していてもよく、上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。
<式(1)で表される化合物>
式(1)中、R11〜R15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R11〜R15のうち少なくとも3つは水素原子以外の原子又は基を表し、好ましくはR11〜R15のうち少なくとも4つは水素原子以外の原子又は基を表し、より好ましくはR11〜R15の全てが水素原子以外の原子又は基を表す。
11及びR15は、同一の又は異なる原子又は基でもよいが、好ましくは同一の原子又は基である。R12及びR14は、同一の又は異なる原子又は基でもよいが、好ましくは同一の原子又は基である。
11及びR15は、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、又はエチニル基を表し、より好ましくは、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、又はエチニル基を表わし、更に好ましくは、アリール基、又はエチニル基を表わし、特に好ましくは、アリール基を表わし、これらは置換基を有していてもよい。
12及びR14は、好ましくは、アルキル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
13は、好ましくは、アリール基を表し、これは置換基を有していてもよい。
式(1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。
1及びX2は、好ましくは、ハロゲン原子、又はアルコキシ基を表し、より好ましくはハロゲン原子を表す。X1及びX2は、フッ素原子、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、t−ブチルオキシ基であることがより好ましく、これらはフッ素原子、アルコキシ基によって置換されていることも好ましい。
式(1)中、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。
式(1)中、L1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)〜式(L−4)の何れかを表す。
式中、R111〜R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、−O−、−S−、又は−NH−を表す。
1及びL2は、好ましくは、式(L−1)又は式(L−2)の何れかを表し、より好ましくは、式(L−1)を表す。
111〜R116は、好ましくは水素原子である。
<式(2)で表される化合物について>
式(1)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(2)で表される化合物が挙げられる。
式中、R11〜R15、X1、X2、Ar1及びAr2は式(1)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(1)における好ましい範囲と同じである。L21及びL22はそれぞれ独立に、式(L−1)又は式(L−2)で表される基を表わす。L21及びL22は、好ましくは、式(L−1)を表す。
<式(3)で表される化合物について>
式(1)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(3)で表される化合物が挙げられる。
式(3)中、R11、R12、R14、R15、X1、X2、Ar1、Ar2、L1及びL2は、式(1)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(1)における好ましい範囲と同じである。但し、R11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基であり、好ましくは、R11、R12、R14及びR15の少なくとも3つは水素原子以外の原子又は基であり、より好ましくは、R11、R12、R14及びR15は、水素原子以外の原子又は基である。
式(3)中、R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、シアノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基(上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる)を有していてもよく、R31、R32、R34及びR35のいずれか一つは2原子以上からなる基である。2原子以上からなる基としては、アルキル基、アリール基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基が好ましく、アルキル基がより好ましい。アルキル基の中でも、炭素原子と水素原子のみで構成されるアルキル基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、炭素数1〜6の炭素原子と水素原子のみで構成されるアルキル基、フッ素原子で置換されたアルキル基がより好ましく、メチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。
<式(4)で表される化合物について>
式(1)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(4)で表される化合物が挙げられる。
式(4)中、R12、R13、R14、X1、X2、Ar1、Ar2、L1及びL2は、式(1)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(1)における好ましい範囲と同じである。但し、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基であり、好ましくは、R12、R13及びR14の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基であり、より好ましくは、R12、R13及びR14は水素原子以外の原子又は基である。
式(4)中、R41及びR42はそれぞれ独立に、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。R41及びR42はそれぞれ独立に、アリール基、エテニル基、又はエチニル基であることが好ましく、量子収率向上の観点からは、アリール基が好ましく、長波長化の観点からは、エテニル基、エチニル基であることが好ましい。アリール基である場合、アリール基のオルト位またはメタ位に少なくとも一つ置換基を有していることが好ましく、オルト位に少なくとも一つ置換基を有していることがより好ましい。アリール基に置換する置換基の数は、1〜3つが好ましく、2つまたは3つがより好ましい。アリール基に置換する置換基としては、アルキル基であることが好ましく、メチル基、イソプロピル基、t−ブチル基であることがより好ましく、メチル基であることがさらに好ましい。
<式(7)で表される化合物について>
式(4)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(7)で表される化合物が挙げられる。
式(7)中、R12、R13、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1及びAr2は、式(4)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(4)における好ましい範囲と同じである。但し、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基であり、好ましくは、R12、R13及びR14の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基であり、より好ましくは、R12、R13及びR14は水素原子以外の原子又は基である。L23及びL24は、L21及びL22における定義と同義であり、好ましい範囲も同じである。
<式(8)で表される化合物について>
式(7)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(8)で表される化合物が挙げられる。
式(8)中、R12、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(7)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(7)における好ましい範囲と同じである。但し、R12及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基であり、好ましくは、R12及びR14は水素原子以外の原子又は基である。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。R31〜R35は、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基、又はアリールオキシ基を表し、より好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、又はシアノ基を表し、更に好ましくは、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はシアノ基を表し、特に好ましくは、水素原子、フッ素原子である。最も好ましくは、R33が水素原子、R31、R32、R34及びR35がフッ素原子である。
<式(9)で表される化合物について>
式(8)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(9)で表される化合物が挙げられる。
式(9)中、R12、R14、R41、R42、R31〜R35、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(8)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(8)における好ましい範囲と同じである。但し、R12及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基であり、好ましくは、R12及びR14は水素原子以外の原子又は基である。R61、R62はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよく、R61とQ1、R62とQ2は、それぞれ縮環構造を形成していてもよい。
61、R62は、好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、又はアリールオキシ基を表し、より好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、又はアリールオキシ基を表し、更に好ましくは、アルキル基、アリール基、又はアルコキシ基を表し、特に好ましくは、アルキル基を表す。アルキル基の中でも、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基であることが好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。Q1及びQ2は、芳香族炭化水素環であることが好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環であることがより好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環であることがさらに好ましく、ベンゼン環であることが特に好ましい。
61とQ1とで縮環構造を形成する基、および、R61とQ1とで縮環構造を形成する基としては、ナフタレン環、アントラセン環が好ましい。
61を含みQ1を形成する基、および、R62を含みQ1を形成する基としては、トリル基、キシリル基、メシチル基が好ましく、キシリル基、メシチル基であることがより好ましく、L23あるいはL24との結合位置に対してオルト位の両方にメチル基を有するキシリル基、L23あるいはL24との結合位置に対してオルト位の両方およびパラ位にメチル基を有するメシチル基であることがさらに好ましく、L23あるいはL24との結合位置に対してオルト位の両方およびパラ位にメチル基を有するメシチル基であることが特に好ましい。
<式(5)で表される化合物について>
式(1)で表される化合物の好ましい例としては、下記式(5)で表される化合物が挙げられる。
式(5)中、R11〜R15、X1、X2、L1及びL2は、式(1)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(1)における好ましい範囲と同じである。
式(5)中、R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、又はアリールオキシ基であることが好ましく、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、又はアリールオキシ基であることがより好ましく、アルキル基、アルコキシ基であることがより好ましい。量子収率向上の観点では、アルキル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基であることがさらに好ましく、メチル基であることが特に好ましい。長波長化の観点では、アルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、t−ブチルオキシ基であることがさらに好ましく、メトキシ基であることが特に好ましい。
1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。上記置換基としては、置換基群Aに記載の置換基が挙げられる。Q1及びQ2は、芳香族炭化水素環であることが好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスレン環、ピレン環であることがより好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環であることがさらに好ましく、ベンゼン環であることが特に好ましい。R51を含みQ1を形成する基、および、R52を含みQ1を形成する基としては、トリル基、キシリル基、メシチル基が好ましく、キシリル基、メシチル基であることがより好ましく、L1あるいはL2との結合位置に対してオルト位の両方にメチル基を有するキシリル基、L1あるいはL2との結合位置に対してオルト位の両方およびパラ位にメチル基を有するメシチル基であることがさらに好ましく、L1あるいはL2との結合位置に対してオルト位の両方およびパラ位にメチル基を有するメシチル基であることが特に好ましい。
<式(6)で表される化合物について>
式(5)で表わされる化合物は、下記式(6)で表わされる化合物であることがより好ましい。
式(6)中、R11、R12、R14、R15、R51、R52、X1、X2、L1、L2、Q1及びQ2は、式(5)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(5)における好ましい範囲と同じである。
式中、R11、R12、R14及びR15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。R31〜R35は、式(8)における定義と同義であり、好ましい範囲も、式(8)における好ましい範囲と同じである。
51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。
1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)〜式(L−4)の何れかを表す。
式中、R111〜R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、−O−、−S−、又は−NH−を表す。
11及びR15はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基であることが好ましく、前記R41及びR42と同義であること、すなわち、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、又はエチニル基であることがより好ましく、アリール基、エテニル基、エチニル基であることがさらに好ましい。量子収率向上の観点からは、アリール基がより好ましく、長波長化の観点からは、エテニル基、エチニル基であることがより好ましい。アリール基である場合、アリール基のオルト位またはメタ位に少なくとも一つ置換基を有していることが好ましく、オルト位に少なくとも一つ置換基を有していることがより好ましい。アリール基に置換する置換基の数は、1〜3つが好ましく、2つまたは3つがより好ましい。アリール基に置換する置換基としては、アルキル基であることが好ましく、メチル基、イソプロピル基、t−ブチル基であることがより好ましく、メチル基であることがさらに好ましい。
<式(1)〜式(9)で表される化合物の具体例>
式(1)〜式(9)で表される化合物の具体例を以下に記載する。Meはメチル基を示し、Etはエチル基を示し、iPrはイソプロピル基を示す。

<式(1)〜式(6)で表される化合物の使用量>
本発明で用いる粒子(即ち、式(1)〜式(6)で表される化合物を添加する前の粒子)に対する式(1)〜式(6)で表される化合物の含有量は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、好ましくは0.5μmol/g〜400μmol/gであり、より好ましくは1μmol/g〜300μmol/gであり、さらに好ましくは2μmol/g〜200μmol/gであり、特に好ましくは3μmol/g〜100μmol/gである。 本発明で用いる粒子(即ち、式(1)〜式(6)で表される化合物を添加する前の粒子)に対する式(1)〜式(6)で表される化合物の含有量は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、好ましくは0.1質量%〜30質量%であり、より好ましくは0.2質量%〜20質量%であり、さらに好ましくは0.3質量%〜10質量%であり、特に好ましくは0.4質量%〜8質量%である。
本発明の発光性粒子において、式(1)〜式(6)で表される化合物は少なくとも一種使用するが、二種以上の式(1)〜式(6)で表される化合物を使用してもよい。二種以上の式(1)〜式(6)で表される化合物を使用する場合には、合計量が、上記の範囲内となることが好ましい。
<式(1)〜式(9)で表される化合物の製造方法>
式(1)〜式(9)で表される化合物は、例えば、後記する実施例に示す合成スキームにより製造することができる。
一例として、化合物(1)の合成の概要を以下に示す。3,5−ビス(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒド及びジクロロメタンの混合物に、水冷しながら3−エチル−2,4−ジメチルピロールとトリフルオロ酢酸を加えた後、室温で撹拌し、水冷しながらクロラニルを加え、室温で撹拌した後、水冷しながらジイソプロピルエチルアミンを滴下し、室温で撹拌し、続いて、水冷しながら三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体を滴下し、室温で撹拌して反応を行うことにより、化合物(1−A)を合成することができる。続いて、化合物(1−A)、2,4,6−トリメチルベンズアルデヒド115mg、及び脱水トルエンを混合し、室温で撹拌する。ピペリジン及びp−トルエンスルホン酸1水和物1片を加えて溶媒を留去しながら撹拌し、放冷後に脱水トルエンを加えて溶媒を留去しながら撹拌して反応を行うことにより、化合物(1)を製造することができる。
別の例としては、化合物(3)は、後記する実施例における<合成例2>の合成スキームに従って、3,5−ビス(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒドと2,4−ジメチルピロールを出発化合物として、化合物(3−A)、化合物(3−B)、及び化合物(3−C)を経由して製造することができる。
化合物(1)及び化合物(3)は、式(1)で表される化合物の定義の範囲内である。化合物(1)及び化合物(3)以外の式(1)で表される化合物についても、反応に使用する化合物を、所望の式(1)で表される目的化合物に対応する置換基を有する化合物に置き換えることによって、製造することができる。
<粒子>
本発明の発光性粒子は、粒子を含む。粒子の材質及び形態は特に限定されず、例えば、ポリスチレンビーズなどの有機高分子粒子、又はシリカゲルやガラスビーズ等の無機粒子を用いることができる。粒子の材質の具体例としては、スチレン、メタクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート、ブタジエン、塩化ビニル、酢酸ビニルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、又はブチルメタクリレートなどのモノマーを重合させたホモポリマー、並びに2種以上のモノマーを重合させたコポリマー、セルロース及びセルロース誘導体などが挙げられ、上記のホモポリマー又はコポリマーを均一に懸濁させたラテックスでもよい。また、粒子としては、その他の有機高分子粉末、無機物質粉末、微生物、血球、細胞膜片、リポソーム、マイクロカプセルなどが挙げられる。粒子としては、ラテックス粒子が好ましい。
ラテックス粒子を使用する場合、ラテックスの材質の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−グリシジル(メタ)アクリレート共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸塩共重合体、メタクリル酸重合体、アクリル酸重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合体、ポリ酢酸ビニルアクリレートなどが挙げられる。ラテックスとしては、単量体としてスチレンを少なくとも含む共重合体が好ましく、スチレンと、アクリル酸又はメタクリル酸との共重合体が特に好ましい。ラテックスの作製方法は特に限定されず、任意の重合方法により作製することができる。但し、本発明の発光性粒子に抗体を標識して使用する場合には、界面活性剤が存在すると抗体固定化が困難となるため、ラテックスの作製には、無乳化剤乳化重合、即ち界面活性剤などの乳化剤を用いない乳化重合を用いるか、界面活性剤などの乳化剤を用いた乳化重合によりラテックスを作製したのちに精製により界面活性剤を除去あるいは低減するのが好ましい。界面活性剤の除去あるいは低減をするための方法としては特に限定されないが、遠心分離によりラテックスを沈降させた後に上澄みを除去する操作を繰り返す精製方法が好ましい。
ラテックスの作製において、無乳化剤乳化重合を用いる場合、反応温度、モノマー組成比(例えば、スチレンとアクリル酸の比)、重合開始剤の量を変更することで、平均粒径を80〜300nmの範囲で制御することができる。
ラテックスの作製において、界面活性剤(例えばドデシル硫酸ナトリウムなど)を用いた乳化重合を用いる場合、界面活性剤の量、反応温度、モノマー組成比(例えば、スチレンとアクリル酸の比)、重合開始剤の量を変更することで、平均粒径を30〜150nmの範囲で制御することができる。
<発光性粒子>
本発明の発光性粒子は、式(1)で表される化合物を含むことにより、680nm以上という長波長領域の発光極大波長を有し、高い量子収率を示す。
発光極大波長とは、吸収スペクトルにおいて吸光度が最も大きくなる波長のことを表す。
本発明の発光性粒子の発光極大波長は650nm以上であり、好ましくは680nm以上であり、より好ましくは700nm以上であり、特に好ましくは720nm以上である。本発明の発光性粒子の発光極大波長の上限は特に限定されないが、好ましくは900nm以下であり、より好ましくは800nm以下である。
発光性粒子の発光極大波長は、市販の蛍光分光光度計を使用して測定することができ、例えば、島津製作所製の蛍光分光光度計RF−5300PCを使用して測定することができる。
発光性粒子の量子収率とは、発光性粒子が吸収した光子数に対する蛍光として発光した光子数の割合のことである。
本発明の発光性粒子が示す量子収率は、好ましくは0.25以上であり、より好ましくは0.4以上であり、さらに好ましくは0.5以上であり、さらに一層好ましくは0.6以上であり、特に好ましくは0.7以上である。量子収率の上限は特に限定されないが、一般的には、1.0以下である。
本発明の発光性粒子の量子収率は、市販の量子収率測定装置を使用して測定することができ、例えば、浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置C9920−02を使用して測定することができる。
(発光性粒子の平均粒径(平均粒子径)の測定方法)
本発明の発光性粒子の平均粒径は、粒子の材質や被検物質を測定する濃度範囲、測定機器などによって異なるが、0.001〜10μm(より好ましくは0.01〜1μm)の範囲が好ましく、30〜500nmの範囲がより好ましく、50〜300nmの範囲がさらに好ましく、80〜200nmの範囲が特に好ましく、100〜150nmの範囲が最も好ましい。本発明に用いることが可能な発光性粒子の平均粒径は、市販の粒度分布計等で計測することができる。粒度分布の測定方法としては、光学顕微鏡法、共焦点レーザー顕微鏡法、電子顕微鏡法、原子間力顕微鏡法、静的光散乱法、レーザー回折法、動的光散乱法、遠心沈降法、電気パルス計測法、クロマトグラフィー法、超音波減衰法等が知られており、それぞれの原理に対応した装置が市販されている。これらの測定方法のうち、粒子径範囲及び測定の容易さから、動的光散乱法を用いて発光性粒子の平均粒径を測定することが好ましい。動的光散乱を用いた市販の測定装置としては、ナノトラックUPA(日機装(株))、動的光散乱式粒径分布測定装置LB−550((株)堀場製作所)、濃厚系粒径アナライザーFPAR−1000(大塚電子(株))等が挙げられる。本発明では、平均粒径は、25℃にて、粘度0.8872CP、水の屈折率1.330の条件で測定したメジアン径(d=50)として求めるものとする。
<発光性粒子の製造方法>
本発明の発光性粒子の製造方法は特に限定されないが、式(1)で表される少なくとも一種の化合物と粒子とを混合することによって製造することができる。例えば、ラテックス粒子などの粒子に、式(1)で表される化合物を添加することによって、本発明の発光性粒子を作製することができる。より具体的には、水及び水溶性有機溶剤(テトラヒドロフラン、メタノール等)の何れか一種以上を含む粒子の分散液に、式(1)で表される化合物を含む溶液を添加して攪拌することにより、本発明の発光性粒子を製造することができる。
<分散液>
本発明によれば、上記した本発明の発光性粒子を含む分散液が提供される。
分散液は、本発明の発光性粒子を分散媒に分散することにより製造することができる。分散媒としては、水、有機溶媒、又は水と有機溶媒との混合物等が挙げられる。有機溶媒としては、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、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒などを使用することができる。
分散液における発光性粒子の固形分濃度は特に限定されないが、一般的には0.1〜20質量%であり、好ましくは0.5〜10質量%であり、より好ましくは1〜5質量%である。
<発光性粒子の利用>
本発明の発光性粒子は、具体的な蛍光検出法の一例としては、タンパク質、酵素又は無機化合物などを定量するための蛍光検出法において使用することができる。
[本発明の化合物]
本発明はさらに、下記式(3)で表される化合物に関する。
式中、R11、R12、R14及びR15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31、R32、R34及びR35のいずれか一つは2原子以上からなる基である。
1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)〜式(L−4)の何れかを表す。
式中、R111〜R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、−O−、−S−、又は−NH−を表す。
式(3)における各置換基の好ましい範囲は、本明細書中上記した通りである。
本発明はさらに、下記式(4)で表される化合物に関する。
式中、R12、R13及びR14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R41及びR42はそれぞれ独立に、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。L1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)〜式(L−4)の何れかを表す。
式中、R111〜R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、−O−、−S−、又は−NH−を表す。
式(4)における各置換基の好ましい範囲は、本明細書中上記した通りである。
本発明はさらに、下記式(7)で表される化合物に関する。
式中、R12、R13、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1及びAr2は、式(4)における定義と同義であり、但し、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。L23及びL24はそれぞれ独立に、式(L−1)又は式(L−2)で表される基を表わす。
式(7)における各置換基の好ましい範囲は、本明細書中上記した通りである。
本発明はさらに、下記式(8)で表される化合物に関する。
式中、R12、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(7)における定義と同義であり、R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。
式(8)における各置換基の好ましい範囲は、本明細書中上記した通りである。
本発明はさらに、下記式(9)で表される化合物に関する。
式中、R12、R14、R41、R42、R31〜R35、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(8)における定義と同義であり、R61、R62はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよく、R61とQ1、R62とQ2は、それぞれ縮環構造を形成していてもよい。
式(9)における各置換基の好ましい範囲は、本明細書中上記した通りである。
本発明はさらに、下記式(6)で表される化合物に関する。
式中、R11、R12、R14及びR15はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。
1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)〜式(L−4)の何れかを表す。
式中、R111〜R116はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Aは、−O−、−S−、又は−NH−を表す。
式(6)における各置換基の好ましい範囲は、本明細書中上記した通りである。
式(6)で表される化合物は、本明細書中上記の<式(1)〜式(5)で表される化合物の製造方法>において記載した方法と同様の方法により、製造することができる。
以下に、本発明の実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例に示される材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
用語は以下の意味を示す。
TLC:薄層クロマトグラフィー
MS:質量分析 (mass spectrometry)
ESI:エレクトロスプレーイオン化(electrospray ionization)
NMR:核磁気共鳴(nuclear magnetic resonance)
rt:室温
Me:メチル
Et:エチル
iPr:イソプロピル
PL:フォトルミネッセンス
TEA:トリエチルアミン
THF:テトラヒドロフラン
v/v:容量/容量
化合物(1)〜化合物(12)及び比較化合物(1)の構造を以下に示す。
<合成例1> 化合物(1)の合成
化合物(1−A)の合成
100mL三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下、3,5−ビス(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒド1.00g及びジクロロメタン20mLを導入し、室温で撹拌した。水冷しながら3−エチル−2,4−ジメチルピロール0.98gを滴下し、続いて、トリフルオロ酢酸を2滴加えた後、室温で30分間撹拌した。水冷しながらクロラニル1.0gを加え、室温で10分間撹拌した後、水冷しながらジイソプロピルエチルアミン(NiPr2Et)3.67gを滴下し、室温で15分間撹拌した。続いて、水冷しながら三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体5.6mLを滴下し、室温で30分間撹拌した。飽和炭酸水素ナトリウムおよびトルエンを滴下し、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(1−A)を1.28g得た。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 8.03(s,1H),7.83(s,2H),2.54(s,6H),2.31(q,J=7.6Hz,4H),1.21(s,6H),1.00(t,J=7.6Hz,6H).
化合物(1)の合成
100mL三ツ口フラスコに、化合物(1−A)100mg、2,4,6−トリメチルベンズアルデヒド115mg、及び脱水トルエン5mLを導入し、室温で撹拌した。ピペリジン1mLおよびp−トルエンスルホン酸1水和物(和光純薬工業(株)社製、試薬特級)1片を加えて140℃で溶媒を留去しながら1時間撹拌し、放冷後に脱水トルエン5mLを加えて140℃で溶媒を留去しながら1時間撹拌した。反応液を減圧濃縮して得られた粗生成物を分取TLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(1)を71mg得た。化合物の同定は、1H−NMRとESI−MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 8.06(s,1H),7.87(s,2H),7,38(d,J=17.2Hz,2H),7,32(d,J=17.2Hz,2H),6.93(s,4H),2.63(q,J=7.6Hz,4H),2.44(s,12H),2.30(s,6H),1.27(s,6H),1.17(t,J=7.6Hz,6H).
ESI−MS:[M−H]-=775.8
<合成例2> 化合物(3)の合成
化合物(3−A)の合成
1L三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下、3,5−ビス(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒド16.22g、及びジクロロメタン200mLを導入し、室温で撹拌した。水冷しながら2,4−ジメチルピロール15.75gを滴下し、続いて、トリフルオロ酢酸を5滴加えた後、室温で30分間撹拌した。水冷しながらクロラニル(Chloranil)19.45gを加え、室温で30分間撹拌した後、水冷しながらジイソプロピルエチルアミン(NiPr2Et)80mLを滴下し、室温で30分間撹拌した。続いて、水冷しながら三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF3・Et2O)85mLを滴下し、室温で30分間撹拌した。飽和炭酸水素ナトリウム400mLを滴下し、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、エタノールで再結晶することにより、化合物(3−A)を4.40g得た。
化合物(3−B)の合成
300mL三ツ口フラスコに、化合物(3−A)を3.05g、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール60mLを導入し、室温で撹拌した。N−ヨードスクシンイミド3.60gを導入し、室温で1時間半撹拌した。反応液を減圧濃縮した後、チオ硫酸ナトリウム水溶液50mL(チオ硫酸ナトリウム10g溶解)、及び塩化メチレン100mLを加え、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をエタノールで再結晶することにより、化合物(3−B)を3.90g得た。
化合物(3−C)の合成
100mL三ツ口フラスコに、化合物(3−B)を2.2g、2,4,6−トリメチルベンズアルデヒド2.6g及び脱水トルエン40mLを導入し、室温で撹拌した。ピペリジン4mLを導入して65℃で1時間撹拌した。反応液を減圧濃縮して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、エタノールで再結晶することにより、化合物(3−C)を2.4g得た。
化合物(3)の合成
100mL三ツ口フラスコに、化合物(3−C)を96mg、2,4,6−トリメチルフェニルボロン酸64mg、フッ化セシウム130mg、及びメトキシシクロペンタン10mLを導入し、室温で撹拌しながら、減圧脱気後、窒素雰囲気にした。ここに、SPhos Pd G3(Aldrich製)63mgを加え、1時間加熱還流した。飽和塩化アンモニウム水溶液10mL、及び酢酸エチル10mLを加え、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物を分取TLC(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、エタノールで再結晶することにより、化合物(3)を16mg得た。化合物の同定は、1H−NMRとESI−MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 8.02(s,1H),8.00(s,2H),7,42(d,J=22.4Hz,2H),6.92(s,4H),6.80(s,4H),6.67(d,J=22.4Hz,2H),2.27(s,6H),2.17(s,6H),2.16(s,6H),2.11(s,12H),2.01(s,12H).
ESI−MS:[M−H]-=955.8
<合成例3> 化合物(2)の合成
化合物(3)の合成において、3,5−ビス(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒドを2,3,4,5,6−ペンタフルオロベンズアルデヒドに置き換え、さらに2,4−ジメチルピロールを2,4−ジメチル−3−エチルピロールに置き換えたこと以外は、同様にして合成を行い、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、ジクロロメタン/メタノールで再結晶することにより、化合物(2)を8mg得た。化合物の同定は1H−NMR測定で行い、Org.Biomol.Chem.,2010,8,4546-4553と同様のNMRスペクトルであることを確認した。
<合成例4> 化合物(4)の合成
化合物(2)の合成において、2,4,6−トリメチルベンズアルデヒドをo−トルアルデヒドに置き換えたこと以外は同様にして合成し、化合物(4)を合成した。化合物の同定は、1H−NMRとESI−MSにより行った。400MHz 1H−NMRスペクトルは図1に示す。
ESI−MS:[M−H]-=673.3
<合成例5> 化合物(5)の合成
化合物(3)の合成において、3,5−ビス(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒドを2,3,5,6−テトラフルオロベンズアルデヒドに置き換えたこと以外は同様にして合成し、粗生成物をシリカゲルカラムクロマグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(5)を16mg得た。化合物の同定は、1H−NMRとESI−MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 7.43(s,1H),7.39(s,1H),7.29−7.21(m,1H),6.94(s,4H),6.80(s,4H),6.69(s,1H),6.65(s,1H),2.29(s,6H),2.23(s,6H),2.08(s,12H),2.03(s,12H),1.33(s,6H).
ESI−MS:[M−H]-=891.4
また、化合物(5)は以下の合成方法によっても合成を行った。
<化合物(5)の合成>
化合物(5−A)の合成
500mL三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下、2,4−ジメチルピロール1.16ml及びジクロロメタン140mLを導入し、室温で撹拌した。2,3,5,6−テトラフルオロベンズアルデヒド1.0g、トリフルオロ酢酸1滴を加えた後、室温で15分間撹拌した。クロラニル(Chloranil)1.38gを加え、室温で15分間撹拌した後、水冷しながらジイソプロピルエチルアミン(NiPr2Et)6.8mLを滴下し、室温で20分間撹拌した。続いて、水冷しながら三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF3・Et2O)7.8mLを滴下し、室温で30分間撹拌した。飽和炭酸水素ナトリウム400mLを滴下し、ジクロロメタンで抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(5−A)を360mg得た。
化合物(5−B)の合成
300mL三ツ口フラスコに、化合物(5−A)を300mg、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール8mLを導入し、室温で撹拌した。N−ヨードスクシンイミド409mgを導入し、室温で1時間半撹拌した。反応液を減圧濃縮した後、塩化メチレン40mLを加え、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、ろ過を施し減圧濃縮した。この粗生成物にエタノールを加えて分散洗浄およびろ過を施すことにより、化合物(5−B)を382mg得た。
化合物(5−C)の合成
100mL三ツ口フラスコに、化合物(5−B)を278mg、2,4,6−トリメチルフェニルボロン酸564mg、フッ化セシウム653mg、及びメトキシシクロペンタン43mLを導入し、室温で撹拌しながら、減圧脱気後、窒素雰囲気にした。ここに、SPhos Pd G3(Aldrich製)269mgを加え、1時間加熱還流した。酢酸エチル250mLを加え、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この組成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル)で精製した後、ジクロロメタン5mlに溶解させ、さらにメタノール15mlを加えた後にジクロロメタンを留去し、再沈殿させた。沈殿物をろ過し、化合物(5−C)206mgを得た。
化合物(5)の合成
100mL三ツ口フラスコに、化合物(5−C)を50mg、トルエン5ml、2,4,6−トリメチルベンズアルデヒド46μl、ピペリジン400μl、p−トルエンスルホン酸1片を導入し、窒素下で1時間加熱還流した。2,4,6−トリメチルベンズアルデヒド46μlを追添して1時間加熱還流させた後、ピペリジン200μlを追添してさらに1時間加熱還流させた。反応終了後、減圧濃縮し、この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/トルエン)で精製した後、ジクロロメタン3mlに溶解させ、メタノール15mlを加えた後にジクロロメタンを留去し、再沈殿させることにより、化合物(5)を15mg得た。化合物の同定は、1H−NMRとESI−MSにより行った。
<合成例6> 化合物(6)の合成
化合物(6−A)の合成
100mL三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下、2,3,5,6−テトラフルオロベンズアルデヒド1.00g及びジクロロメタン20mLを導入し、室温で撹拌した。水冷しながら3−エチル−2,4−ジメチルピロール0.98gを滴下し、続いて、トリフルオロ酢酸を2滴加えた後、室温で15分間撹拌した。水冷しながらクロラニル1.0gを加え、室温で10分間撹拌した後、水冷しながらジイソプロピルエチルアミン3.67gを滴下し、室温で15分間撹拌した。続いて、水冷しながら三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体5.6mLを滴下し、室温で60分間撹拌した。飽和炭酸水素ナトリウム及びトルエンを滴下し、抽出・分液して得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(6−A)を0.76g得た。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 7.20−7.30(m,1H),2.54(s,6H),2.33(q,J=7.6Hz,4H),1.51(s,6H),1.01(t,J=7.6Hz,6H).
化合物(6)の合成
100mL三ツ口フラスコに、化合物(6−A)を181mg、2,4,6−トリメチルベンズアルデヒド237mg、及び脱水トルエン10mLを導入し、室温で撹拌した。ピペリジン2mLおよびp−トルエンスルホン酸1水和物(和光純薬工業(株)社製、試薬特級)2片を加えて140℃で溶媒を留去しながら1時間撹拌した。反応液を減圧濃縮して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)で精製した後、アセトニトリルで再結晶することにより、化合物(6)を194mg得た。化合物の同定は、1H−NMRとESI−MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 7,40(d,J=17.2Hz,2H),7,32(d,J=17.2Hz,2H),7.20−7.30(m,1H),6.93(s,4H),2.66(q,J=7.6Hz,4H),2.44(s,12H),2.30(s,6H),1.55(s,6H),1.19(t,J=7.6Hz,6H).
ESI−MS:[M−H]-=711.7
<合成例7> 化合物(7)の合成
化合物(2)の合成において、2,4,6−トリメチルベンズアルデヒドを2,4,6−トリメトキシベンズアルデヒドに置き換えたこと以外は同様にして合成し、化合物(7)を合成した。化合物の同定は、1H−NMRとESI−MSにより行った。400MHz 1H−NMRスペクトルを図2に示す。
ESI−MS:[M+H]+=825.3
<合成例8> 化合物(8)の合成
化合物(8)の合成
50mL二口フラスコに、化合物(3−C)を97mg、2−エチニル−1,3,5−トリメチルベンゼン58mg、ヨウ化銅(I)3.8mg、THF4mL、及びトリエチルアミン1mLを導入し、室温で撹拌しながら、減圧脱気後、窒素雰囲気にした。ここにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh34)を加え、2時間加熱還流した。減圧留去で溶媒を除去し、そこにジクロロメタン30mLを加え、水20mLと飽和塩化ナトリウム水溶液20mLで洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで予備乾燥した後、減圧濃縮した。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/トルエン)で精製した後、メタノールで再結晶することにより、化合物(8)を26mg得た。化合物の同定は、1H−NMRとESI−MSにより行った。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δ 8.60(s,1H),8.56(s,1H),8.09(s,1H),7.90(s,2H),7.41(s,1H),7.37(s,1H),6.88(s,4H),6.85(s,4H),2.36(s,12H),2.34(s,12H),2.28(s, 6H),2.27(s,6H).
ESI−MS:[M−H]-=1003.5
化合物(9)の合成
化合物(5−A)〜化合物(5−C)を経由して化合物(5)を合成する方法において、化合物(5)の合成における2,4,6−トリメチルベンズアルデヒドをベンズアルデヒドに置き換え、その他は同様の方法で合成することにより、化合物(9)を合成した。
化合物(10)の合成
化合物(5−A)〜化合物(5−C)を経由して化合物(5)を合成する方法において、化合物(5−A)の合成における2,3,5,6−テトラフルオロベンズアルデヒドを2,4,6−トリメチルベンズアルデヒドに置き換え、その他は同様の方法で合成することにより、化合物(10)を合成した。
化合物(11)の合成
化合物(5−A)〜化合物(5−C)を経由して化合物(5)を合成する方法において、化合物(5)の合成における2,4,6−トリメチルベンズアルデヒドを2−ホルミルナフタレンに置き換え、その他は同様の方法で合成することにより、化合物(11)を合成した。
化合物(12)の合成
化合物(5−A)〜化合物(5−C)を経由して化合物(5)を合成する方法において、化合物(5)の合成における2,4,6−トリメチルベンズアルデヒドを2,6−ジメトキシベンズアルデヒドに置き換え、その他は同様の方法で合成することにより、化合物(12)を合成した。
化合物(13)の合成
化合物(5−A)〜化合物(5−C)を経由して化合物(5)を合成する方法において、化合物(5)の合成における2,4,6−トリメチルベンズアルデヒドを9−アントラアルデヒドに置き換え、その他は同様の方法で合成することにより、化合物(13)を合成した。
化合物(14)の合成
化合物(5−A)〜化合物(5−C)を経由して化合物(5)を合成する方法において、化合物(5)の合成における2,4,6−トリメチルベンズアルデヒドを4−(N,N−ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドに置き換え、その他は同様の方法で合成することにより、化合物(14)を合成した。
比較化合物(1)は、特許3442777号公報の化合物5である。
(蛍光ラテックス分散液の作製)
蛍光ラテックス粒子の作製を行った。ラテックス粒子としてはスチレンとアクリル酸の9/1(質量比)混合物を水中に分散させた状態で重合させて作製した、平均粒径150nmの粒子を用いた。平均粒径は動的光散乱法を用いて測定した。上記で作製した固形分2%のラテックス分散液(25mL、固形500mg)に対してTHF(5mL)を滴下して10分攪拌した。そこに、試験化合物(化合物(1)〜(12)及び比較化合物(1)の何れか)のTHF溶液(2.5mL)を15分間かけて滴下した。各試料に用いた化合物の量は表1にまとめた。表1中の化合物量のμmol/gはラテックスの固形1gに対する使用した化合物のモル数を表す。試験化合物の滴下終了後、30分攪拌した後、減圧濃縮してTHFを除去した。その後、遠心分離して粒子を沈殿させた後、超純水を加えて再度分散させることで固形分濃度2%の蛍光ラテックス分散液を製造した。
(蛍光ラテックス分散液の評価)
上記で製造した固形分濃度2質量%の蛍光ラテックス分散液の発光極大波長及び量子収率の評価を行った。ラテックス分散液を超純水で200倍に希釈したものを用い、発光極大波長および相対蛍光強度の測定には島津製作所製の蛍光分光光度計RF−5300PCを使用し、量子収率の測定には浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置C9920−02を使用して評価を行った。以下の基準で評価した結果を表1、表2、表3にまとめた。相対蛍光強度は、発光極大波長における蛍光強度の比を示している。
発光極大波長の評価基準を以下に示す。
S:720nm以上
A:700nm以上720nm未満
B:680nm以上700nm未満
C:650nm以上680nm未満
D:650nm未満
量子収率の評価基準を以下に示す。
SS:0.7以上
SA:0.6以上0.7未満
S:0.5以上0.6未満
A:0.4以上0.5未満
B:0.25以上0.4未満
C:0.25未満
また、平均粒径100nmの粒子を用いて、蛍光ラテックス粒子の作製を行った。ラテックス粒子としては、スチレンとアクリル酸の9/1(質量比)混合物とドデシル硫酸ナトリウムを水中に分散させた状態で重合させて作製した平均粒径100nmの粒子を用いた。平均粒径は動的光散乱法を用いて測定した。上記で作製した固形分2%のラテックス分散液(25mL、固形500mg)に対して実施例1〜12で用いた蛍光ラテックス粒子の作製方法と同様にして蛍光ラテックス粒子を作製した。実施例1〜12と同様の測定を行い、同様の基準で評価した。結果を表4に示す。
本発明の化合物(1)〜(12)は、長波長領域に発光極大波長を有し、かつ比較化合物(1)と比較して粒子中で高い量子収率を示すことがわかる。

Claims (19)

  1. 下記式(1)で表される少なくとも一種の化合物と粒子とを含有する発光性粒子。
    式中、 12 〜R 14 はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、 11 及びR 15 はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基を表し、11〜R15のうち少なくとも3つは水素原子以外の原子又は基を表す。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。L1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)を表す。
  2. 前記粒子がラテックス粒子である、請求項1に記載の発光性粒子。
  3. 前記粒子が、カルボキシル基を有する、請求項1又は2に記載の発光性粒子。
  4. 平均粒子径が30〜500nmである、請求項1から3の何れか一項に記載の発光性粒子。
  5. 前記式(1)で表される化合物が、下記式(2)で表される化合物である、請求項1から4の何れか一項に記載の発光性粒子。
    式中、R11〜R15、X1、X2、Ar1及びAr2は式(1)における定義と同義であり、L21及びL22はそれぞれ独立に、式(L−1)で表される基を表わす。
  6. 前記式(1)で表される化合物が、下記式(3)で表される化合物である、請求項1から4の何れか一項に記載の発光性粒子。
    式中、R11、R12、R14、R15、X1、X2、Ar1、Ar2、L1及びL2は、式(1)における定義と同義であり、但し、R11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基である。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31、R32、R34及びR35のいずれか一つは2原子以上からなる基である。
  7. 前記式(1)で表される化合物が、下記式(4)で表される化合物である、請求項1から4の何れか一項に記載の発光性粒子。
    式中、R12、R13、R14、X1、X2、Ar1、Ar2、L1及びL2は、式(1)における定義と同義であり、但し、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。R41及びR42はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基を表す。
  8. 前記式(4)で表わされる化合物が、下記式(7)で表わされる化合物である、請求項1から5又は7の何れか一項に記載の発光性粒子。
    式中、R12、R13、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1及びAr2は、式(4)における定義と同義であり、但し、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。L23及びL24はそれぞれ独立に、式(L−1)で表される基を表わす。
  9. 前記式(7)で表わされる化合物が、下記式(8)で表わされる化合物である、請求項1から5、7又は8の何れか一項に記載の発光性粒子。
    式中、R12、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(7)における定義と同義であり、R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。
  10. 前記式(8)で表わされる化合物が、下記式(9)で表わされる化合物である、請求項1から5、7から9の何れか一項に記載の発光性粒子。
    式中、R12、R14、R41、R42、R31〜R35、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(8)における定義と同義であり、R61、R62はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよく、
    61とQ1、R62とQ2は、それぞれ縮環構造を形成していてもよい。
  11. 前記式(1)で表される化合物が、下記式(5)で表される化合物である、請求項1から4の何れか一項に記載の発光性粒子。
    式中、R11〜R15、X1、X2、L1及びL2は、式(1)における定義と同義である。R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。
  12. 前記式(5)で表される化合物が、下記式(6)で表される化合物である、請求項1から4、又は11の何れか一項に記載の発光性粒子。
    式中、R11、R12、R14、R15、X1、X2、L1及びL2は、式(5)における定義と同義である。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。
  13. 極大発光波長が650nm以上である、請求項1から12の何れか一項に記載の発光性粒子。
  14. 下記式(3)で表される化合物。
    式中、 12 及びR 14 はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、 11 及びR 15 はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基を表し、11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31、R32、R34及びR35のいずれか一つは2原子以上からなる基である。
    1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)を表す。
  15. 下記式(4)で表される化合物。
    式中、R12、R13及びR14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表し、これらは置換基を有していてもよい。R41及びR42はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基を表。L1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)を表す。
  16. 下記式(7)で表される請求項15に記載の化合物。
    式中、R12、R13、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1及びAr2は、式(4)における定義と同義であり、但し、R12、R13及びR14の少なくとも1つは水素原子以外の原子又は基である。L23及びL24はそれぞれ独立に、式(L−1)で表される基を表わす。
  17. 下記式(8)で表される請求項15又は16に記載の化合物。
    式中、R12、R14、R41、R42、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(7)における定義と同義であり、R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。
  18. 下記式(9)で表される請求項15から17の何れか一項に記載の化合物。
    式中、R12、R14、R41、R42、R31〜R35、X1、X2、Ar1、Ar2、L23及びL24は、式(8)における定義と同義であり、R61、R62はそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよく、
    61とQ1、R62とQ2は、それぞれ縮環構造を形成していてもよい。
  19. 下記式(6)で表される化合物。
    式中、 12 及びR 14 はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、 11 及びR 15 はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基を表し、11、R12、R14及びR15の少なくとも2つは水素原子以外の原子又は基である。X1及びX2はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、エテニル基、又はエチニル基を表し、これらは置換基を有していてもよく、X1及びX2は互いに連結して環を形成してもよい。R31〜R35はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、エテニル基、エチニル基、アミノ基、アシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよく、R31〜R35のいずれか一つは水素原子である。R51及びR52はそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、又はアリールチオ基を表し、これらは置換基を有していてもよい。Q1及びQ2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環を表し、これらは置換基を有していてもよい。
    1及びL2はそれぞれ独立に、式(L−1)を表す。
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