JP7064583B2 - 蛍光性化合物及びこれを用いた蛍光標識生体物質 - Google Patents

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Description

本発明は、蛍光性化合物及びこれを用いた蛍光標識生体物質に関する。
生体中の生体分子、細胞及び組織等の動態及び機能等を解析するバイオイメージング技術が、種々の疾患の診断等に活用されている。近年、生体の特定の部位を蛍光色素により可視化して観察する生体蛍光イメージングが、生体観察の新しい技術として期待されている。
この生体蛍光イメージングでは、一般的には有機蛍光色素が用いられる。しかし、有機蛍光色素は耐光性が低く、励起光照射により劣化し、目的の生体観察を十分に行えない場合がある。
ジピロメテンホウ素錯体は、量子収率が高く、シャープな発光特性を示す蛍光色素として知られており、様々な分野で用いられている。
例えば、特許文献1には、腫瘍の診断への使用が期待される蛍光脂質エーテル化合物が記載されており、この蛍光脂質エーテル化合物中のフルオロフォアの一例として、ジピロメテンホウ素錯体が記載されている。また、特許文献2には、化学結合を通したエネルギー移動カセットが記載されており、このカセットのドナー又はアクゼプターの一例としてジピロメテンホウ素錯体が記載されている。
特開2016-193907号公報 米国特許出願公開第2009/0192298号明細書
しかし、ジピロメテンホウ素錯体は一般に水溶性に劣り、耐光性も低い。そのため、生体蛍光イメージング等の生体観察ツールへのジピロメテンホウ素錯体の適用には、ジピロメテンホウ素錯体に水溶性と耐光性の両特性を高いレベルで付与する必要がある。この観点で本発明者らが検討したところ、高水溶性のジピロメテンホウ素錯体の報告はあるものの、これらの高水溶性ジピロメテンホウ素錯体は褪色しやすく、依然、耐光性に劣ることがわかってきた。
本発明は、ジピロメテンホウ素錯体構造を有し、生体蛍光イメージングに求められる十分な親水性と優れた耐光性の両立を実現する蛍光性化合物を提供することを課題とする。また本発明は、この蛍光性化合物と生体物質とを結合してなる蛍光標識生体物質を提供することを課題とする。
本発明者らは、既存の水溶性ジピロメテンホウ素錯体の褪色は、主にホウ素原子に対する、活性酸素による光分解が原因であると考えた。この考えの下、ジピロメテン骨格に置換基を導入した化合物を3座配位子又は4座配位子としてホウ素原子に配位させた、特定構造を有する化合物に、さらに特定の親水性基を導入することにより、褪色を抑えることに成功し、親水性にも優れた蛍光色素が得られることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。
すなわち、本発明の上記課題は、下記の手段によって解決された。
<1>
下記式(1)又は式(4)のいずれかで表される蛍光性化合物。
Figure 0007064583000001
式中、XはCR又はNを示す。
~Rは、ハロゲン原子、シアノ基又は下記式(A)で表される基を示す。
は、アルキル基、シクロアルキル基、脂肪族複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリール基、ヘテロアリール基又はハロゲン原子を示す。ただし、RとRは互いに結合して環を形成することはない。
及びQは、下記式(1-1)~式(1-3)のいずれかで表される基を示す。
及びLは、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、2価の脂肪族複素環基、もしくは、下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基、又は、これらを2~4種組み合わせた連結基を示す。
環β及び環βの環員数は5~8である。
ただし、R~R、L、L、Q及びQのうち少なくとも1つは、カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、ホスホノ基もしくはその塩、オニオ基及びポリアミノ酸残基の少なくとも1種を有する。
ただし、XがCRであって、このRが式(A)で表される基であり、環β及び環βの環員数が6であり、かつ、L及びLがアリーレン基である場合、(a)Lが単結合であって、かつR111が炭素数18以上の直鎖アルキル基を置換基として有するアリール基であることはなく、(b)Lがアリーレン基であって、かつR111が炭素数18以上の直鎖アルキル基であることはない。また、XがCRであって、このRが式(A)で表される基であり、環β及び環βの環員数が6であり、L及びLがアリーレン基であり、かつ、R111がジピロメテンホウ素錯体構造を有する置換基を有する場合、このジピロメテンホウ素錯体構造はホウ素原子に対してジピロメテン骨格が3座配位又は4座配位で配位結合する構造を有する。
Figure 0007064583000002
式中、Lは、単結合、又は、アルキレン基、アリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基を示す。
111は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、又は、1価の脂肪族複素環基を示す。
*は結合部を示す。
Figure 0007064583000003
式中、R11及びR12は水素原子又は置換基を示す。
*は結合部を示す。
<2>
上記Q及びQが、いずれも、上記式(1-1)で表される基である、<1>に記載の蛍光性化合物。
<3>
上記XがCRであって、このRが上記式(A)で表され、この式(A)中のL及びR111が下記を満たす、<1>又は<2>に記載の蛍光性化合物。
上記Lが単結合であって、上記R111が水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基であるか、上記Lがアルキレン基、アリーレン基及び上記式(1-1)~(1-8)のいずれかで表される基のうちの1種または2種以上を組み合わせた基であって、上記R111が水素原子である。
<4>
上記R及びRの少なくとも1つが、カルボキシ基もしくはその塩を含む基、スルホ基もしくはその塩を含む基、ホスホノ基もしくはその塩を含む基、オニオ基を含む基、又は、ポリアミノ酸残基を含む基である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の蛍光性化合物。
<5>
上記R及びRの少なくとも1つが、カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、又は、ホスホノ基もしくはその塩である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の蛍光性化合物。
<6>
上記R及びRの少なくとも1つがスルホ基もしくはその塩である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の蛍光性化合物。
<7>
上記L及びLが、アルキレン基、エテニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基もしくは2価の脂肪族複素環基、又はこれらを2種組み合わせた連結基であって、上記環β及び環βの環員数が6~8である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の蛍光性化合物。
<8>
下記式(2)または式(5)のいずれかで表される<1>~<7>のいずれか1つに記載の蛍光性化合物。
Figure 0007064583000004
式中、XはCR又はNを示す。
~R及びQは上記式(1)又は(4)におけるR~R及びQと同義である。
環Aは炭化水素環又はヘテロ環を示す。
11は、単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、2価の脂肪族複素環基もしくは上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基、もしくはこれらの基の2種を組み合わせた連結基を示す。
ただし、環β11及び環β21の環員数は6~8である。
<9>
下記式(3)または式(6)のいずれかで表される<1>~<8>のいずれか1つに記載の蛍光性化合物。
Figure 0007064583000005
式中、XはCR又はNを示す。
~R及びQは上記式(1)又は(4)におけるR~R及びQと同義であり、L11は上記式(2)又は(5)におけるL11と同義である。
は置換基を示し、nは0~4の整数である。
ただし、環β11及び環β21の環員数は6~8である。
<10>
下記式(7)または式(8)のいずれかで表される<1>~<6>のいずれか1つに記載の蛍光性化合物。
Figure 0007064583000006
式中、XはCR又はNを示す。
~R及びQは上記式(1)又は(4)におけるR~R及びQと同義である。
12は、単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、2価の脂肪族複素環基もしくは上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基、もしくは、これらの基の2種を組み合わせた連結基を示す。
13は、メチレン基、又は、上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基を示す。
ただし、環β12及び環β22の環員数は5~8である。
<11>
下記式(9)で表される<1>~<6>のいずれか1つに記載の蛍光性化合物。
Figure 0007064583000007
式中、XはCR又はNを示す。
~R及びQは上記式(1)又は(4)におけるR~R及びQと同義である。
11及びL12は、単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、2価の脂肪族複素環基もしくは上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基、もしくは、これらの基の2種を組み合わせた連結基を示す。
13は、メチレン基、又は、上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基を示す。
環Aは炭化水素環又はヘテロ環を示す。
ただし、環β12の環員数は5~8であって、環β21の環員数は6~8である。
<12>
上記R~R、L、L、L11~L13、Q、Q及びQの少なくとも一つが、生体物質との結合性部位を有する<1>~<11>のいずれか1つに記載の蛍光性化合物。
<13>
上記<12>に記載の蛍光性化合物と生体物質とが結合してなる蛍光標識生体物質。
<14>
上記生体物質がタンパク質、ペプチド、アミノ酸、核酸、糖鎖及び脂質のいずれかである<13>に記載の蛍光標識生体物質。
<15>
上記蛍光性化合物と上記生体物質との結合が下記i)~v)のいずれかによる結合である<13>又は<14>に記載の蛍光標識生体物質。
i)ペプチド間での非共有結合又は共有結合、
ii)蛍光性化合物中の長鎖アルキル基と生体物質中の脂質二重膜又は脂質とのファンデルワールス相互作用、
iii)蛍光性化合物中のN-ヒドロキシスクシンイミドエステルと生体物質中のアミノ基とを反応させてなるアミド結合、
iv)蛍光性化合物中のマレイミド基と生体物質中のスルファニル基とを反応させてなるチオエーテル結合、
v)蛍光性化合物中のアジド基と生体物質中のアセチレン基、又は、蛍光性化合物中のアセチレン基と生体物質中のアジド基とをClick反応させてなる、トリアゾール環の形成を伴う結合
本発明の蛍光性化合物は、生体蛍光イメージングに求められる十分な親水性と高い耐光性の両立を実現する蛍光性化合物である。また、本発明の蛍光標識生体物質は親水性と耐光性の両特性に優れ、生体蛍光イメージングに好適に用いることができる。
本発明において、特定の符号又は式で表示された置換基もしくは連結基等(以下、置換基等という)が複数あるとき、又は、複数の置換基等を同時に規定するときには、特段の断りがない限り、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。また、複数の置換基等が近接するとき(特に、隣接するとき)には、特段の断りがない限り、それらが互いに連結して環を形成していてもよい。また、特段の断りがない限り、環、例えば脂環、芳香族環及びヘテロ環は、さらに縮環して縮合環を形成していてもよい。
本明細書において、特段の断りがない限り、二重結合については、分子内にE型及びZ型が存在する場合、そのいずれであっても、またこれらの混合物であってもよい。また、特段の断りがない限り、化合物としてジアステレオマー及びエナンチオマーが存在する場合には、そのいずれであっても、またこれらの混合物であってもよい。例えば、本発明の蛍光性化合物のうち3座配位のジピロメテン骨格を有する化合物には、ホウ素原子を不斉中心とするエナンチオマーが包含される。
本発明において、化合物(錯体を含む。)及び置換基の表示については、化合物そのもの及び置換基そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。例えば、式(A)におけるR111が解離性の水素原子(好ましくは、後述する特定の親水性基Piにおける解離性の水素原子)である場合には、水素原子が解離して、塩構造(好ましくは、特定の親水性基Piにおける塩)を取っていてもよい。
塩構造の場合、その塩の種類は1種類でもよく、2種類以上混在していてもよく、化合物中で塩型と遊離酸構造の基が混在していてもよく、また、塩構造の化合物と遊離酸構造化合物が混在していてもよい。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、構造の一部を変化させたものを含む意味である。更に、置換又は無置換を明記していない化合物については、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有していてもよい意味である。このことは、置換基(例えば、「アルキル基」、「メチル基」、「メチル」などのように表現される基)及び連結基(例えば、「アルキレン基」、「メチレン基」、「メチレン」などのように表現される基)についても同様である。このような任意の置換基のうち、本発明において好ましい置換基は、後述の置換基群Tから選択される置換基である。
本発明において、ジピロメテンホウ素錯体構造とは、ホウ素原子に対してジピロメテン骨格が2座配位、3座配位及び4座配位のいずれかで配位する構造を意味する。なお、3座配位及び4座配位は、ジピロメテンの2つの窒素原子に加え、ジピロメテン骨格上の1つ又は2つの置換基がホウ素原子に配位することで、形成される。
また、本発明で記載する化学構造式において、ジピロメテンの2つの窒素原子のうちの1つの窒素原子上の正電荷、及び、ホウ素原子上の負電荷を省略して記載する。
また、本発明において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本発明において、Cとは炭素数○を意味し、例えば、C18以上の直鎖アルキル基とは炭素数18以上の直鎖アルキル基を意味する。
本発明の蛍光性化合物は、下記式(1)又は後述の式(4)で表される。本発明の蛍光性化合物が、生体蛍光イメージングに求められる十分な親水性と優れた耐光性とを示す理由の詳細については定かではないが、次のように考えられる。
本発明の蛍光性化合物は、いずれも、各式で示されるように、ジピロメテン骨格に置換基を1つ又は2つ以上導入した化合物を、2座配位子ではなく3座もしくは4座配位子としてホウ素原子に配位させた、特定構造を有する化合物であり、さらに特定の親水性基を有する。そのため、化合物(錯体)におけるホウ素原子の安定性が向上し、ホウ素原子部位に対する、活性酸素による光分解が阻害され、優れた耐光性を示し、十分な親水性も示すと考えられる。
以下、本発明の式(1)で表される蛍光性化合物及び本発明の式(4)で表される蛍光性化合物について、順に詳述する。
<式(1)で表される蛍光性化合物>
本発明の式(1)で表される蛍光性化合物は、下記の通りである。
Figure 0007064583000008
式中、XはCR又はNを示す。
~Rは、ハロゲン原子、シアノ基又は下記式(A)で表される基を示す。
及びQは、下記式(1-1)~式(1-3)のいずれかで表される基を示す。
及びLは、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、2価の脂肪族複素環基、もしくは、下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基、又は、これらを2~4種組み合わせた連結基を示す。
環β(すなわち、L、Q、ホウ素原子、並びに、ピロール環を構成する構原子のうち、Lと窒素原子とを結合する炭素原子及び窒素原子、で形成される環)及び環β(すなわち、L、Q、ホウ素原子、並びに、ピロール環を構成する原子のうち、Lと窒素原子とを結合する炭素原子及び窒素原子、で形成される環)の環員数は5~8である。
ただし、R~R、L、L、Q及びQのうち少なくとも1つは、親水性基として、カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、ホスホノ基もしくはその塩、オニオ基及びポリアミノ酸残基(以下、これらの親水性基を「特定の親水性基Pi」とも称す。)の少なくとも1種を有する。
また、Q、Q、L及びLにおいて、下記式(1-1)~式(1-3)のいずれかで表される基が2個以上連続した基は含まれない。
なお、XがCRであって、このRが式(A)で表される基であり、環β及び環βの環員数が6であり、かつL及びLがアリーレン基である場合、(a)Lが単結合であって、かつR111が炭素数18以上の直鎖アルキル基を置換基として有するアリール基である化合物ではないことが好ましい。XがCRであって、このRが式(A)で表される基であり、環β及び環βの環員数が6であり、かつL及びLがアリーレン基である場合、(b)Lがアリーレン基であって、かつR111が炭素数18以上の直鎖アルキル基である化合物ではないことが好ましい。これらの(a)及び(b)の蛍光性化合物では、ホウ素原子に配位するQ及びQはアリーレン基に直結するため酸性度が高く、水中での加水分解及び生体由来物質による加水分解等が起こり得るため、十分な耐光性が得られない。これに対し、(a)及び(b)の化合物でない本発明の蛍光性化合物は、Q及びQがアリーレン基に直結しないため加水分解が抑制され、水中及び生体由来物質付近での高い耐光性を維持することができると考えられる。
また、XがCRであって、このRが式(A)で表される基である場合、(c)Lが単結合であって、かつR111が炭素数18以上の直鎖アルキル基を置換基として有するアリール基である化合物ではないことが好ましい。また、XがCRであって、このRが式(A)で表される基である場合、(d)Lがアリーレン基であって、かつR111が炭素数18以上の直鎖アルキル基である化合物ではないことが好ましい。なお、ホウ素原子の立体配座に生じるひずみを抑制することによりQ及びQとの配位結合を安定化し、より十分な耐光性を得る点からは、上記(c)及び(d)は、環β及び環βの環員数が6である場合に満たすことが好ましく、5、6又は8である場合に満たすことがより好ましい。
なお、XがCRであって、このRが式(A)で表される基であり、環β及び環βの環員数が6であり、L及びLがアリーレン基であり、R111がジピロメテンホウ素錯体構造を有する置換基を有する場合、(e)このR111のジピロメテンホウ素錯体構造はホウ素原子に対してジピロメテン骨格が3座配位又は4座配位で配位結合する構造を有することが好ましい。すなわち、このR111のジピロメテンホウ素錯体構造はホウ素原子に対して3座配位骨格又は4座配位骨格を有する構造であることが好ましく、後述の式(4)で表される3座配位骨格又は上記式(1)で表される4座配位骨格を有することがより好ましい。この(e)を満たさない蛍光性化合物、すなわち、R111のジピロメテンホウ素錯体構造が2座配位のジピロメテン骨格を有する蛍光性化合物は2座配位骨格を有するため、ホウ素原子に対する、活性酸素による光分解が起きやすく、十分な耐光性が得られない。これに対し、(e)を満たす本発明の蛍光性化合物は、ジピロメテン骨格が3座配位又は4座配位で配位結合することで光分解を抑制し、高い耐光性を維持することができると考えられる。
また、XがCRであって、このRが式(A)で表される基であり、R111がジピロメテンホウ素錯体構造を有する置換基を有する場合、(f)このジピロメテンホウ素錯体構造はホウ素原子に対してジピロメテン骨格が3座配位又は4座配位で配位結合する構造を有することが好ましい。すなわち、このジピロメテンホウ素錯体構造はホウ素原子に対して3座配位骨格又は4座配位骨格を有する構造であることが好ましく、後述の式(4)で表される3座配位骨格又は上記式(1)で表される4座配位骨格を有することがより好ましい。この(f)を満たす化合物は、R111のジピロメテンホウ素錯体構造のジピロメテン骨格が3座配位又は4座配位で配位結合することで、2座配位に起因する光分解を抑制し、十分な耐光性を得られる。なお、この効果は、ホウ素原子の立体配座に生じるひずみによって耐光性が低下する場合に、より顕在化する。この点からは、上記(f)の別の形態として、環β及び環βの環員数が6である場合に上記(f)を満たすことが好ましく、5、6又は8である場合に上記(f)を満たすことがより好ましい。
以下、式(1)における置換基等について詳述する。
・式(A)で表される基
Figure 0007064583000009
式中、Lは、単結合、又は、アルキレン基、アリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基を示す。
ただし、Lにおいて、下記式(1-1)~式(1-3)のいずれかで表される基が2個以上連続した基は含まれない。
111は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、又は、1価の脂肪族複素環基を示す。
なお、R111として採り得る水素原子が、後述する特定の親水性基Piにおける解離性の水素原子である場合には、水素原子が解離して、特定の親水性基Piで後述する塩構造を取っていてもよく、この塩は後述の特定の親水性基Piで記載する塩と同義である。
また、アルキレン基、アリーレン基及び式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基の組み合わせについては、種類は1種又は2種以上であり、組み合わせの数は特に限定されない。
ただし、式(A)で表される基のうち、*に最も近い基がアルキレン基又はアリーレン基(以下、「*-アルキレン基又は*-アリーレン基」と称す。)であって、以下(i)又は(ii)を満たす場合には、Lが単結合であって、R111がアルキル基又はアリール基である基として解する。
(i)*-アルキレン基又は*-アリーレン基が無置換の基である。
(ii)式(A)で表される基が特定の親水性基Piを有する基であって、この式(A)で表される基が有する特定の親水性基Piの全てが、*-アルキレン基又は*-アリーレン基に直接結合する。
上記以外の*-アルキレン基又は*-アリーレン基を有する式(A)で表される基については、Lが単結合でない基として解する。
*は結合部を示す。
として採りうるアルキレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアルキル基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
として採りうるアリーレン基は、後述する置換基群Tから選択されるアリール基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
として採りうるアルキレン基及びアリーレン基は、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。Lとして採りうるアルキレン基及びアリーレン基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択され、置換基の数は、1個以上であれば特に制限されず、例えば4個以下とすることができる。
として採りうるアルキレン基及びアリーレン基が有していてもよい置換基としては、より好ましくは、アルコキシ基及び特定の親水性基Piが挙げられる。
として採り得る、アルキレン基、アリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基は、アルキレン基、アリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基のうちの1種~6種を組み合わせた連結基が好ましく、アルキレン基、アリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基のうちの1種~3種を組み合わせた連結基がより好ましい。
として採り得る、アルキレン基、アリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基において、組み合わせる基の数は、特に制限されないが、例えば、平均で、2~20000が好ましく挙げられる。
111として採りうる、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び1価の脂肪族複素環基としては、それぞれ、置換基群Tにおける対応する基と同義であり、好ましいものも同じである。
また、R111として採り得る上記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び1価の脂肪族複素環基は、いずれも、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。R111として採り得る上記各基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択される基が挙げられ、より好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、アリール基及び特定の親水性基Piが挙げられる。この場合、置換基の数は、構造として採り得る限り特に制限されないが、例えば、1~5個が好ましい。また、特定の親水性基Piの個数は、構造として採り得る限り特に制限されない。具体的には、複数個の特定の親水性基Piを採り得る、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基及び1価の脂肪族複素環基では、例えば、1~5個が好ましく、1~4個がより好ましく、1又は2個がさらに好ましい。R111として採り得る上記各基が有していてもよい置換基(ただし、特定の親水性基Piは除く。)は、さらに置換基を有していてもよく、例えば、後述する置換基群Tから選択される基が挙げられ、好ましくは、アルキル基及びアルコキシ基が挙げられる。
1価の脂肪族複素環基が特定の親水性基Piを有する形態には、置換基として特定の親水性基Piを採る形態の他に、例えば、脂肪族複素環の環構成原子である窒素原子がアンモニオ基として組み込まれた形態(例えば、ピペラジニウム基)も含む。
上記R111としては、より具体的には以下の基がそれぞれ好ましく挙げられる。
(1)Lが単結合であって、式(A)として特定の親水性基Piを有しない場合
111は、水素原子、又は、特定の親水性基Piを有しない、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基もしくはヘテロアリール基が好ましい。
(2)Lが単結合であって、式(A)として特定の親水性基Piを有する場合
111は、特定の親水性基Piを有する、アルキル基、アルキニル基、アルキニル基、アリール基又は1価の脂肪族複素環基が好ましい。
(3)Lがアルキレン基、アリーレン基及び式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた基である場合
111は、水素原子、又は、特定の親水性基Piを有する、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基もしくは1価の脂肪族複素環基が好ましい。
なかでも、XがCRであって、このRが式(A)で表され、上記(1)~(3)の好ましい形態を満たすことが、光化学的分解の抑制による高耐光性付与の点からより好ましい。このことは、The Journal of Physical Chemistry A, 2016, 120, p.2537-2546に記載されているように、2座のジピロメテン配位子を有するホウ素錯体において、メソ位がNである場合、メソ位がCHである場合と比べて光化学的分解が起きやすいことと、同様のメカニズムによると考えられる。
・式(1-1)~式(1-8)で表される基
Figure 0007064583000010
式中、R11及びR12は、各々独立に、水素原子又は置換基を示す。
*は結合部を示す。
11として採りうる置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択される。R11としては、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、又は、スルホニル(アルキル、シクロアルキル又はアリールが置換したスルホニル基であり、アルキルスルホニルが好ましい。)が好ましく、水素原子又はアルキル基がより好ましい。
なお、R11として採り得る上記アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基及びスルホニル基は、いずれも、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。上記、置換基を有する基としては、特定の親水性基Piを置換基として有する、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基及びスルホニル基が好ましく挙げられる。
12として採りうる置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択される。R12としては、水素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましく、ヒドロキシ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基がより好ましく、ヒドロキシ基がさらに好ましい。
なお、R12が後述する特定の親水性基Piにおける解離性の水素原子である場合には、水素原子が解離して、特定の親水性基Piで後述する塩型を取っていてもよく、この塩は後述の特定の親水性基Piで記載する塩と同義である。
上記式(1-1)~式(1-8)で表される基を組み合わせた基としては、下記式(1A-1)~式(1A-9)で表される基が好ましく挙げられる。
Figure 0007064583000011
11及びR12は上記R11及びR12と同義である。
*及び**は結合部を示す。なお、**は、Lとして採り得る基である場合におけるR111との結合部を示す。式(1A-2)は、L中いずれの*側でR111と結合してもよい。
上記L及びLとして採り得る、上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基を組み合わせた連結基としては、上記式(1A-2)で表される基が好ましい。なお、結合として可能である限り、いずれの*側で結合してもよい。
上記Lとして採り得る、上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基を組み合わせた連結基としては、上記式(1A-1)、(1A-2)、(1A-4)又は式(1A-8)で表される基が好ましい。
上記式(1A-1)、(1A-4)又は(1A-8)で表される基とR111としての水素原子とで表される基は、特定の親水性基Piとしての、カルボキシ基、スルホ基又はホスホノ基にそれぞれ相当する。また、これらの基から水素原子が解離性の水素原子として解離した基は、それぞれ、カルボキシ基の塩、スルホ基の塩又はホスホノ基の塩に相当する。
なお、L~Lとしては、式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基又はこれらの基を組み合わせた連結基とアルキレン基等とを組み合わせた連結基であってもよく、1又は2以上のアルキレン基等を介して、式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基又はこれらの基を組み合わせた連結基を2又は3以上連結した連結基であってもよい。ただし、L及びLは、環β及び環βの環員数を満たす範囲内での組み合わせである。
として採り得る2種以上を組み合わせた連結基としては、例えば、アルキレン基-[式(1A-2)で表される基-アルキレン基]-式(1A-1)、(1A-4)又は(1A-8)で表される基、アリーレン基-[式(1A-2)で表される基-アルキレン基]-式(1A-1)、(1A-4)又は(1A-8)で表される基、アリーレン基-式(1A-2)で表される基-[アルキレン基-式(1-1)で表される基]-アルキレン基-式(1A-1)、(1A-4)又は(1A-8)で表される基、及び、アルキレン基-式(1A-2)で表される基-[アルキレン基-式(1-1)で表される基]-アルキレン基-式(1A-1)、(1A-4)又は(1A-8)で表される基が好ましく挙げられる。なお、[ ]は繰り返し構造であることを示す。
及びLとして採り得る連結基については、後述する通りである。
・X
上記Xは、CR又はNを示し、CRが好ましい。
・R~R
上記R~Rは、各々独立に、ハロゲン原子、シアノ基又は上記式(A)で表される基を示す。
~Rが採りうる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、好ましくはフッ素原子である。
上記R~Rとしては、上記式(A)で表される基が好ましく、上記R111の好ましい態様(1)~(3)のいずれかの基がより好ましい。上記R~Rが特定の親水性基Piを有する場合は、上記R111の好ましい態様(2)又は(3)で記載する、特定の親水性基Piを有する基がより好ましい。
上記Rとしては、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましい。ここで、Rとして好ましい各置換基は、式(A)のR111におけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基と同義である。Rとしてより好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基である。これらのRとして好ましく採り得るアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基及びヘテロアリール基は、特定の親水性基Piを有する基であることが好ましい。
・Q及びQ
上記Q及びQは、各々独立に、上記式(1-1)~式(1-3)のいずれかで表される基を示す。
及びQは、それぞれ異なっていても同一でもよく、同一であることが好ましい。
より具体的には、Q及びQは、最もホウ素原子との結合エネルギーが高く安定である点から、いずれかが上記式(1-1)で表される基であることが好ましく、いずれも上記式(1-1)で表される基であることがより好ましい。式(1-1)で表される基、すなわち酸素原子が、他の原子に比べ最もホウ素原子との結合エネルギーが高く安定であることは、例えば、Dean, John, A. Lange's Handbook of Chemistry. McGraw-Hill., PROPERTIES OF ATOMS, RADICALS, AND, BONDS, SECTION 4.41を参照することができる。
・L及びL
上記L及びLは、各々独立に、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、2価の脂肪族複素環基、もしくは、上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基、又は、これらを2~4種組み合わせた連結基を示す。
及びLとして採りうるアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び2価の脂肪族複素環基は、それぞれ、後述する置換基群Tから選択されるアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基及び脂肪族複素環基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
また、L及びLとして採りうる上記各基は、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。L及びLとして採りうる上記各基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択され、置換基の数は、1個以上であれば特に制限されず、例えば4個以下とすることができる。
及びLとして採りうる上記各基が有していてもよい置換基としては、より好ましくは、ハロゲン原子、シアノ基、アルコキシ基、酸素原子、1つ以上のカルボキシ基を含む基、1つ以上のスルホ基を含む基、1つ以上のホスホノ基を含む基、1つ以上のオニオ基を含む基、又は、ポリアミノ酸残基を含む基であり、さらに好ましくはカルボキシ基、ホスホノ基、スルホ基、オニオ基、ポリアミノ酸残基、又は、ポリアミノ酸残基を置換基として有するアミノ基である。なお、上記のカルボキシ基、スルホ基及びホスホノ基には、それぞれ、その塩が含まれる。
として採りうるアリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び2価の脂肪族複素環基において、式(1)中のピロール環中の炭素原子と結合する結合部と上記Qと結合する結合部との関係は、特に制限されないが、各基中の隣接する2つの原子(ビシナル原子)であることが好ましい。また、Lとして採りうるアリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び2価の脂肪族複素環基においても、式(1)中のピロール環中の炭素原子と結合する結合部と及び上記Qと結合する結合部との関係は、特に制限されないが、各基中の隣接する2つの原子(ビシナル原子)であることが好ましい。
例えば、L及びLとしてフェニレン基を採る場合、1,2-フェニレン基が好ましい。
として採りうるアルケニレン基及びシクロアルケニレン基における炭素-炭素二重結合(C=C結合)の位置は特に制限されない。また、Lとして採りうるアルケニレン基及びシクロアルケニレン基における炭素-炭素二重結合(C=C結合)の位置についても、特に制限されない。
及びLを構成し得るアルキレン基の炭素原子数は、アルキレン基を構成する全炭素原子数ではなく、式(1)において、ピロール環中の隣接する炭素原子及び窒素原子と、ホウ素原子と、QとL(又はQとL)とで形成される環(すなわち、環β(又は環β))構造に組み込まれている炭素原子の数を意味する。本発明においては、「Q(又はQ)とともに環構造を形成する炭素原子数」ともいう。例えば、1-カルボキシ-2,3-プロピリデン基の場合、カルボキシ基の置換する1位の炭素原子は、Q(又はQ)とともに環構造を形成する炭素原子ではないので、Q(又はQ)とともに環構造を形成する炭素原子数は2となる。L及びLを構成し得るアルキレン基は、上記炭素原子数については、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1がさらに好ましい。一方、L及びLの総炭素数については、1~46が好ましく、1~13がより好ましく、1~7が更に好ましく、1~3が特に好ましい。
及びLを構成し得るアルケニレン基の炭素原子数及び総炭素数は、上記L及びLを構成し得るアルキレン基の炭素原子数及び総炭素数と同様に数える。L及びLを構成し得るアルケニレン基は、上記炭素原子数については、2~3が好ましく、2がより好ましい。一方、L及びLの総炭素数については、2~46が好ましく、2~13がより好ましく、2~7が更に好ましく、2~3が特に好ましい。
前述するLを構成し得るアルキレン基及び後述するL11及びL12を構成し得るアルキレン基の炭素原子数及び総炭素数は、L及びLを構成し得るアルキレン基の炭素原子数及び総炭素数と同様に数える。なお、L~L、L11及びL12を構成し得るこれらの基以外の基(すなわち、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び2価の脂肪族複素環基)の炭素数は、全炭素数を意味する。
及びLは、それぞれ異なっていても同一でもよく、同一であることが好ましい。
式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基を含まないL及びLとしては、アルキレン基、アルケニレン基(好ましくはエテニレン基であって、このエテニレン基は置換基を有していてもよい。以下、同様である。)、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基もしくは2価の脂肪族複素環基、又はこれらを2種組み合わせた連結基が好ましく、アルキレン基、アルケニレン基(好ましくはエテニレン基)、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基もしくは2価の脂肪族複素環基、又はこれらを2種組み合わせた連結基がより好ましく、アルキレン基、アルケニレン基(好ましくはエテニレン基)、アリーレン基もしくはヘテロアリーレン基、又はこれらを2種組み合わせた連結基がさらに好ましい。
式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基を含むL及びLとしては、[アルキレン基、アルケニレン基(好ましくはエテニレン基)、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基及び2価の脂肪族複素環基]のいずれかと[前述する式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基]とを2~4種組み合わせた連結基が好ましく、[アルキレン基、アルケニレン基(好ましくはエテニレン基)、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基及び2価の脂肪族複素環基]のいずれかと[前述する式(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)及び(1A-2)のいずれかで表される基]とを組み合わせた連結基がより好ましい。
・特定の親水性基Pi:カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、ホスホノ基もしくはその塩、オニオ基及びポリアミノ酸残基
~R、L、L、Q及びQのうち少なくとも1つは、カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基(-SOH)もしくはその塩、ホスホノ基〔-PO(OH)〕もしくはその塩、オニオ基及びポリアミノ酸残基の少なくとも1種を有する。上記「塩」は、式(1)で表される蛍光性化合物の分子内で塩を形成する形態を含む意味である。
カルボキシ基、スルホ基及びホスホノ基の塩としては、例えば、Na、Li及びK等のアルカリ金属の塩、Mg、Ca及びBa等のアルカリ土類金属の塩、テトラアルキルアンモニウム等の有機アミンの塩が挙げられる。
式(1)で表される化合物中における特定の親水性基Piの数は、R~R、L、L、Q及びQのうちのいずれかが少なくとも1つ有する限り特に制限されない。式(1)で表される化合物として有し得る特定の親水性基Piの数は、親水性と耐光性の両立の点から、1~6個が好ましく、1~4個がより好ましく、1~3個がさらに好ましく、2又は3個が特に好ましい。
式(1)で表される蛍光性化合物中に複数の上記カルボキシ基等が含まれる場合は、その複数の基は塩構造及び遊離酸構造のいずれであってもよく、互いに同一でもよく異なっていてもよい。
ここで、「ポリアミノ酸」とは、2以上のアミノ酸がペプチド結合で連結した化合物を意味し、ペプチド及びタンパク質を含む概念である。「ポリアミノ酸」を構成するアミノ酸の数は、2~30が好ましく、4~20がより好ましく、6~10がさらに好ましい。「ポリアミノ酸残基」は、ポリアミノ酸から得られる基である。「ポリアミノ酸残基」は、ポリアミノ酸を構成するアミノ酸が有する-NH、-COH、-OH又は-SHの水素原子の1つを結合手(-)に置き替えた基(例えば-COHの水素原子を結合手に置き換えると-C(=O)-O-**となる。**はポリアミノ酸が式(1)の蛍光性化合物中に組み込まれるための結合部となる。)が好ましい。また、ポリアミノ酸を構成するアミノ酸が有する-NH、-COH、-OH又は-SHの水素原子の1つを結合手(-)に置き替えた基は、更に、>C=O及び>NH等の結合を介することにより、ポリアミノ酸残基として組み込まれていてもよい。
上記オニオ基は、アンモニオ基(ピリジニウム塩、ピペリジニウム塩、ピペラジニウム塩及びピロリジニウム塩などの環状アンモニオを含む。)、スルホニオ基及びホスホニオ基が挙げられ、アンモニオ基が好ましい。
オニオ基を構成する対イオンとしては、例えば、スルホネートイオン及びヨージドイオン等の無機イオンが挙げられる。
なかでも、HOMO軌道(Highest Occupied Molecular Orbital)がリッチなR及びRの少なくともいずれかに、上記スルホ基等の電子求引性基を導入することで、分子全体の酸化電位を深くする効果が得られ、結果的に、水溶性(十分な親水性)に加えて高い耐光性を相乗効果として付与していると考えられる。
上記観点から、R及びRの少なくとも1つが、1つ以上のカルボキシ基もしくはその塩を含む基、1つ以上のスルホ基もしくはその塩を含む基、1つ以上のホスホノ基もしくはその塩を含む基、1つ以上のオニオ基を含む基、又は、ポリアミノ酸残基を含む基であることが好ましく、カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、又は、ホスホノ基もしくはその塩であることがより好ましく、スルホ基もしくはその塩であることがさらに好ましい。
・その他の規定事項
環β及び環βの環員数は、各々独立に、5~8であり、6~8が好ましく、6又は7がより好ましく、7が更に好ましい。
ここで、環β及び環βは、互いに同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
環β及び環β環構造において、LとQの組み合わせ及びLとQの組み合わせ等は、特に制限されず、L、L、Q及びQとして、それぞれ、採りうる好ましい基又は連結基の組み合わせが好ましく挙げられる。例えば、L及びLが、アルキレン基、エテニレン基、アリーレン基若しくはヘテロアリーレン基又はこれらを2種組み合わせた連結基であって、環β及び環βの環員数が6~8であることが好ましい。
本発明の蛍光性化合物は、式(1)で表されるジピロメテンホウ素錯体構造以外に、置換基としてジピロメテンホウ素錯体構造を有する置換基を有してもよい。同一分子内に2個以上のジピロメテンホウ素錯体構造を有する場合には、いずれのジピロメテンホウ素錯体構造もホウ素原子に対する3座配位骨格又は4座配位骨格を有する。これにより、高い耐光性を示すことができる。
また、R及びRの少なくとも1つが特定の親水性基Piを有し、かつ、XがCRであって、このRにおいて生体物質と結合してなる本発明の蛍光標識生体物質の耐光性を向上させる点からは、本発明の蛍光性化合物は、L及びLの少なくとも一方が無置換のアリーレン基であって、Rがジピロメテン骨格との結合位置に対するオルト位の少なくとも一方に置換基を有するアリール基であることが好ましい。本発明の蛍光性化合物を上記構成の化学構造を有する化合物とすることにより、生体物質に起因する分解反応が抑制されるためと考えられる。
また、Rは、ジピロメテン骨格との結合位置に対するオルト位の両方に置換基を有することがより好ましく、これらの置換基がアルキル基又はアルコキシ基であることがさらに好ましい。
XがCRであって、このRが式(A)であって、Lが単結合かつR111がアリール基である場合、このR111は、より十分な水溶性(親水性)を得る点から、炭素数18以上の直鎖アルキル基を置換基として有するアリール基ではないことが好ましい。XがCRであって、このRが式(A)であって、Lが単結合かつR111がアリール基である場合、このR111は、炭素数10以上の直鎖アルキル基を置換基として有するアリール基ではないことが好ましく、炭素数7以上の直鎖アルキル基を置換基として有するアリール基ではないことがより好ましい。
また、XがCRであって、このRが式(A)であって、Lが単結合かつR111がアリール基である場合、このR111は、ホウ素原子を含む置換基で置換されたアリール基ではないことが好ましい。
別の態様として、XがCRであって、このRが式(A)であって、Lが単結合かつR111がアリール基である場合、このR111は、アリール基又はヘテロアリール基を含む置換基で置換されていないアリール基であることが好ましい。
また、XがCRであって、このRが式(A)であって、Lがアリーレン基であってかつR111がアルキル基である場合、このR111は、より十分な水溶性(親水性)を得る点から、炭素数18以上の直鎖アルキル基ではないことが好ましい。XがCRであって、このRが式(A)であって、Lがアリーレン基であってかつR111がアルキル基である場合、このR111は、炭素数10以上の直鎖アルキル基ではないことが好ましく、炭素数7以上の直鎖アルキル基ではないことがより好ましい。
<式(2)で表される蛍光性化合物>
本発明の式(1)で表される蛍光性化合物は、下記式(2)で表されることが好ましい。
Figure 0007064583000012
式中、XはCR又はNを示し、上記式(1)におけるXと同義である。
~R及びQは上記式(1)におけるR~R及びQとそれぞれ同義である。
環Aは炭化水素環又はヘテロ環を示す。
11は、単結合、又は、アルキレン基、エテニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、2価の脂肪族複素環基もしくは上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基、もしくは、これらの基の2種を組み合わせた連結基を示す。
ただし、環β11及び環β21(すなわち、L11、Q、環Aを構成する原子のうちピロール環と結合する原子及びL11と結合する原子、ホウ素原子、並びに、ピロール環を構成する原子のうち、環Aと窒素原子とを結合する炭素原子及び窒素原子、で形成される2つの環)の環員数は、各々独立に、6~8であり、6又は7が好ましく、7がより好ましい。環β11及び環β21は、互いに同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
11として採りうるアルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基及び2価の脂肪族複素環基は、それぞれ、後述する置換基群Tから選択されるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基及び脂肪族複素環基から更に水素原子を1つ除去した基と同義であり、好ましいものも同じである。
また、L11として採りうる上記各基は、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。L11として採りうる上記各基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、上記L及びLと同義である。好ましくは、1つ以上のカルボキシ基を含む基、1つ以上のスルホ基を含む基、1つ以上のホスホノ基を含む基、1つ以上のオニオ基を含む基、又は、ポリアミノ酸残基であり、より好ましくはカルボキシ基、ホスホノ基、スルホ基、オニオ基、又は、ポリアミノ酸残基である。なお、上記のカルボキシ基、スルホ基及びホスホノ基には、それぞれ、その塩が含まれる。
11として採りうるエテニレン基は、上記Lで記載するエテニレン基と同義である。
11としては、アルキレン基が好ましく、メチレン基がより好ましい。このメチレン基は、置換基を有していてもよい。
式中における2つのL11は、それぞれ、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
上記環Aは、式(2)で表される蛍光性化合物中では2価の基として取り込まれる。
上記環Aが採りうる炭化水素環及びヘテロ環としては、芳香族炭化水素環、脂肪族炭化水素環、芳香族ヘテロ環及び脂肪族ヘテロ環が挙げられる。この脂肪族炭化水素環及び脂肪族ヘテロ環における環は、不飽和結合を有していても構わない。これらの環は、後述する置換基群Tから選択されるアリール基、シクロアルキル基及びシクロアルケニル基、ヘテロアリール基並びにヘテロ環基における結合手部分を水素原子に置換した環と同義であり、好ましいものも同じである。
上記環Aがヘテロ環である場合、環β11又は環β21を構成する原子は特に制限されないが、例えば、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子が挙げられ、少なくとも1つの上記環を構成する原子が炭素原子であることが好ましい。
具体的には、芳香族炭化水素環としては、ベンゼン及びナフタレン等が挙げられ、脂肪族炭化水素環としては、シクロプロパン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロプロペン、シクロペンテン及びシクロヘキセン等が挙げられ、芳香族ヘテロ環としては、フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、イソオキサゾール、イソチアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、1,2,3-トリアジン及びこれらの縮合環等が挙げられ、脂肪族ヘテロ環としては、ピロリジン、ピペレジン、ピペラジン及びモルホリン等が挙げられる。
式中における2つの環Aは、それぞれ、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
特に、環Aがベンゼン環、Qが式(1-1)で表される基である場合には、下記の通り、環β11及び環β21の環員数は6員環よりも7員環の方が、より高い耐光性を示す点から好ましい。
すなわち、L11が単結合であって、環β11及び環β21の環員数が6である化合物は、ホウ素原子に配位するQ(酸素原子)がフェノール性水酸基であるため酸性度が高く、水中での加水分解が起こり得る。これに対して、L11が例えばメチレン基であって、環β11及び環β21の環員数が7である化合物は、ホウ素原子に配位するQ(酸素原子)がベンジルアルコール型であるため水酸基の酸性度が低く、加水分解が抑制され、結果として水中でのより高い耐光性を維持していると考えられる。
<式(3)で表される蛍光性化合物>
本発明の式(1)で表される蛍光性化合物は、下記式(3)で表されることがより好ましい。
Figure 0007064583000013
式中、XはCR又はNを示し、上記式(1)におけるXと同義である。
~R及びQは上記式(1)におけるR~R及びQとそれぞれ同義であり、L11は上記式(2)におけるL11と同義である。
は置換基を示す。
nは0~4の整数であり、0~3の整数が好ましく、0~2の整数がより好ましく、0又は1が特に好ましい。
ただし、環β11及び環β21(すなわち、L11、Q、ベンゼン環を構成する原子のうちピロール環と結合する原子及びL11と結合する原子、ホウ素原子、並びに、ピロール環を構成する構成原子のうち、ベンゼン環と窒素原子とを結合する炭素原子及び窒素原子、で形成される環)の環員数は6~8であり、6又は7が好ましく、7がより好ましい。環β11及び環β21は、互いに同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
上記Rとして採り得る置換基としては、上記L及びLとして採りうる各基が有していてもよい置換基が挙げられ、ハロゲン原子、シアノ基、アルコキシ基又は酸素原子が好ましい。複数のRが存在する場合、複数のRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
なかでも、式(3)で表されるベンゼン環は、L11との結合位置に対してピロール環とは逆側のメタ位にRを有することが、本発明の蛍光性化合物の水溶液中での耐光性が向上される点で、好ましい。
なかでも、式(3)で表されるベンゼン環は、L11との結合位置に対してピロール環とは逆側のメタ位にRを有することが、本発明の蛍光性化合物を含有する蛍光標識生体物質を蛍光色素として使用した染色細胞の耐光性が向上される点で、好ましい。
<式(7)で表される蛍光性化合物>
本発明の式(1)で表される蛍光性化合物は、下記式(7)で表されることも好ましい。
Figure 0007064583000014
式中、XはCR又はNを示し、上記式(1)におけるXを同義である。
~R及びQは上記式(1)におけるR~R及びQと同義である。
12は、単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、2価の脂肪族複素環基もしくは上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基、もしくは、これらの基の2種を組み合わせた連結基を示す。
13は、メチレン基、又は、上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基を示す。
ただし、環β12及び環β22(すなわち、L12、L13、Q、ホウ素原子、並びに、ピロール環を構成する構成原子のうち、L13と窒素原子とを結合する炭素原子及び窒素原子、で形成される環)の環員数は5~8であり、6~7が好ましく、7がより好ましい。環β12及び環β22は、互いに同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。
式中における2つのL12は、それぞれ、互いに同一であってもよく、異なっていてもよく、また、2つのL13は、それぞれ、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
12として採りうるアルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基及び2価の脂肪族複素環基は、上記L11におけるアルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基及び2価の脂肪族複素環基の記載を好ましく適用することができる。
12は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、2価の脂肪族複素環基、又は、アルキレン基と上記式(1-1)~式(1-8)のいずれかで表される基とを組み合わせた連結基が好ましく、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基、2価の脂肪族複素環基、又は、アルキレン基と上記式(1-3)若しくは式(1-4)で表される基とを組み合わせた連結基がより好ましく、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、シクロアルキレン基又は2価の脂肪族複素環基がさらに好ましく、アルキレン基又はシクロアルキレン基が特に好ましく、アルキレン基が最も好ましい。
上記アルキレン基の炭素原子数は、1又は2が好ましい。
13として採りうるメチレン基は、置換基を有していてもよい。
13は、メチレン基、又は、上記式(1-1)~式(1-4)及び式(1-7)のいずれかで表される基が好ましく、メチレン基又は式(1-1)もしくは式(1-3)で表される基がより好ましく、メチレン基又は式(1-1)で表される基がさらに好ましく、メチレン基が特に好ましい。
<式(9)で表される蛍光性化合物>
本発明の式(1)で表される蛍光性化合物は、下記式(9)で表されることも好ましい。
Figure 0007064583000015
上記式(9)で表される蛍光性化合物は、式(2)における環β11に代えて式(7)における環β12を有する点で異なること以外は、上述の式(2)で表される蛍光性化合物と同じである。
したがって、式(9)において、X、R~R及び環β21並びに環β21を構成するL11、Q及び環Aは、それぞれ、上記式(2)における、X、R~R及び環β21並びに環β21を構成するL11、Q及び環Aと同義であり、好ましいものも同じである。
また、上記式(9)において、環β12並びに環β12を構成するL12、L13及びQは、それぞれ、上記式(7)における、環β12並びに環β12を構成するL12、L13及びQと同義であり、好ましいものも同じである。
<式(4)で表される蛍光性化合物>
本発明の式(4)で表される蛍光性化合物は、下記の通りである。
Figure 0007064583000016
上記式(4)で表される蛍光性化合物は、ピロール環中の隣接する炭素原子及び窒素原子とホウ素原子とLとQとで形成される環構造を有しない点で異なること以外は、上述の式(1)で表される蛍光性化合物と同じである。
したがって、式(4)において、X、R~R、L、Q及び環βは、それぞれ、上記式(1)における、X、R~R、L、Q及び環βと同義であり、好ましいものも同じである。
ただし、上記式(4)においては、R~R、L及びQのうち少なくとも1つは、カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、ホスホノ基もしくはその塩、オニオ基及びポリアミノ酸残基の少なくとも1種、すなわち前述の特定の親水性基Piを有する。
上記式(4)において、Rは上記式(1)におけるRと同義である。ただし、Rとしては、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子又はヘテロアリール基が好ましい。
は、アルキル基、シクロアルキル基、脂肪族複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリール基、ヘテロアリール基又はハロゲン原子を示す。Rとして採りうるこれらの基又は原子は、Rとして採りうる、対応する基又は原子と同義であり、好ましいものも同じである。ただし、Rとしては、ハロゲン原子、アルキニル基、アルコキシ基、水酸基又はアリール基が好ましく、ハロゲン原子又は水酸基がより好ましい。
及びRとして採りうる上記各基は、それぞれ、無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよい。R及びRとして採りうる上記各基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択され、より好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、カルバモイル基(これらのアルキル基、アルコキシ基及びカルバモイル基は無置換の基であってもよく、置換基を有する基であってもよく、これらのアルキル基及びアルコキシ基が有していてもよい置換基としては、特に限定されず、好ましくは、後述する置換基群Tから選択され、より好ましくは、親水性基Piが挙げられる。)又は特定の親水性基Piが挙げられる。置換基の数は、1個以上であれば特に制限されない。
とRは、直接又は連結基を介して、互いに結合して環を形成することはない。この環とは、式(1)で表される蛍光性化合物中の、ピロール環中の隣接する炭素原子及び窒素原子とホウ素原子とLとQとで形成される環、すなわち環β11を意味し、この環以外の環であれば形成してもよい。
<式(5)で表される蛍光性化合物>
本発明の式(4)で表される蛍光性化合物は、下記式(5)で表されることが好ましい。
Figure 0007064583000017
上記式(5)で表される蛍光性化合物は、RとRとが互いに結合して環を形成しておらず、式(2)における環β21を有しない点で異なること以外は、上述の式(2)で表される蛍光性化合物と同じである。
したがって、式(5)において、X、R~R、L11、Q、環β11及び環Aは、それぞれ、上記式(2)における、X、R~R、L11、Q及び環β11と同義であり、好ましいものも同じである。
上記式(5)において、R及びRは上記式(4)におけるR及びRと同義であり、好ましいものも同じである。
<式(6)で表される蛍光性化合物>
本発明の式(4)で表される蛍光性化合物は、下記式(6)で表されることがより好ましい。
Figure 0007064583000018
上記式(6)で表される蛍光性化合物は、RとRとが互いに結合して環を形成しておらず、式(3)における環β21を有しない点で異なること以外は、上述の式(3)で表される蛍光性化合物と同じである。
したがって、式(5)において、X、R~R、R、L11、Q、n及び環β11は、それぞれ、上記式(3)における、X、R~R、R、L11、Q、n及び環β11と同義であり、好ましいものも同じである。
上記式(6)において、R及びRは上記式(4)におけるR及びRと同義であり、好ましいものも同じである。
<式(8)で表される蛍光性化合物>
本発明の式(4)で表される蛍光性化合物は、下記式(8)で表されることも好ましい。
Figure 0007064583000019
上記式(8)で表される蛍光性化合物は、RとRとが互いに結合して環を形成しておらず、式(7)における環β22を有しない点で異なること以外は、上述の式(7)で表される蛍光性化合物と同じである。
したがって、式(8)において、X、R~R、L12、L13、Q及び環β12は、それぞれ、上記式(7)における、X、R~R、L12、L13、Q及び環β12と同義であり、好ましいものも同じである。
上記式(8)において、R及びRは上記式(4)におけるR及びRと同義であり、好ましいものも同じである。
上記式(7)及び式(8)のいずれかで表される蛍光性化合物は、環β12又は環β22におけるL13として上述の特定の基を有するため、本発明の蛍光性化合物のうち、L13の位置にアリーレン基及びヘテロアリーレン基等を有する化合物に比べてジピロメテン骨格のπ共役が伸長されず、より短波長側に励起波長又は発光波長を有する蛍光性化合物として使用することができる。
以下に、本発明の式(1)で表される蛍光性化合物および式(4)で表される蛍光性化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらの化合物に限定されない。下記具体例において、特定の親水性基Pi等の解離性の水素原子を有する基については、水素原子が解離して塩構造を採っていてもよい。また、構造式中におけるmは平均繰り返し数であり、0~10000を示す。
Figure 0007064583000020
Figure 0007064583000021
Figure 0007064583000022
Figure 0007064583000023
Figure 0007064583000024
Figure 0007064583000025
Figure 0007064583000026
Figure 0007064583000027
Figure 0007064583000028
Figure 0007064583000029
Figure 0007064583000030
Figure 0007064583000031
Figure 0007064583000032
Figure 0007064583000033
Figure 0007064583000034
Figure 0007064583000035
Figure 0007064583000036
Figure 0007064583000037
Figure 0007064583000038
Figure 0007064583000039
Figure 0007064583000040
Figure 0007064583000041
Figure 0007064583000042
本発明の式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物は、公知の方法で合成できる。例えば、J.Org.Chem.,2008,73(5),1963~1970及びJ.Mater.Chem.B,2014,2,1576~1583が挙げられる。
本発明の式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物は親水性に優れ、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、核酸、糖鎖及び脂質などの生体物質に結合させることにより、生体蛍光イメージング用試薬として使用することができる。
さらに、本発明の式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物は、水を含む水溶性溶媒(水溶性溶媒は酸素を比較的多く含む溶媒である)中においても、耐光性に優れる。そのため、従来の蛍光性化合物を用いた場合に比べ、長期間、高解像度で生体観察等することが可能となる。
すなわち、本発明の式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物は、生体物質との間で相互作用(物理吸着及び化学結合等)する基を有した化合物も包含され、このような形態は、本発明の蛍光性化合物を生体蛍光イメージングに適用する点から特に好ましい。
具体的には、本発明の蛍光性化合物は、R~R、L、L、L11~L13、Q、Q及びQの少なくとも一つが(式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物においてはR~R、L、L、Q及びQの少なくとも一つが)、生体物質との結合性部位を有することが好ましく、結合性部位としては、例えば、下記蛍光標識生体物質で記載する部位が挙げられる。
以下に、生体物質との間で相互作用する基を有した化合物の具体例を示すが、本発明はこれらの化合物に限定されない。下記具体例において、特定の親水性基Pi等の解離性の水素原子を有する基については、水素原子が解離して塩構造を採っていてもよい。また、構造式中におけるmは平均繰り返し数であり、0~10000を示す。
Figure 0007064583000043
Figure 0007064583000044
Figure 0007064583000045
生体物質に作用(付着を含む)もしくは結合するための基を有した化合物は、公知の方法で合成できる。例えば、Bioconjugate Techniques(Third Edition、Greg T. Hermanson著)を参照することができる。
<<蛍光標識生体物質>>
本発明の蛍光標識生体物質は、本発明の式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物と生体物質とが結合した物質である。式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物と生体物質との結合は、式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物と生体物質とが直接結合した形態でもよいし、連結基を介して連結した形態でもよい。
上記生体物質としては、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、核酸、糖鎖及び脂質が好ましく挙げられる。タンパク質としては抗体が好ましく挙げられ、脂質としてはリン脂質、脂肪酸及びステロールが好ましく挙げられる。
上記生体物質のうち、臨床病理的に有用な物質としては、特に制限されるものではないが、例えば、IgG、IgM、IgE、IgA、IgD等の免疫グロブリン、補体、CRP.フェリチン、αマイクログロブリン、βマイクログロブリン等の血漿タンパク及びそれらの抗体、α-フェトプロテイン、癌胎児抗原(CEA)、前立線性酸性ホスファターゼ(PAP)、CA19‐9、CA‐125等の腫瘍マーカー及びそれらの抗体、黄体化ホルモン(LH)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、ヒト繊毛性ゴナドトロビン(hCG)、エストロゲン、インスリン等のホルモン類及びそれらの抗体、HBV関連抗原(HBs.HBe.HBc).HIV.ATL等のウイルス感染関連物質及びそれらの抗体、等が挙げられる。
さらに、ジフテリア菌、ボツリヌス菌、マイコプラズマ、梅毒トレポネーマ等のバクテリア及びそれらの抗体、トキソプラズマ、トリコモナス、リーシュマニア、トリバノゾーマ、マラリア原虫等の原虫類及びそれらの抗体、ELM3、HM1、KH2、v6.5、v17.2、v26.2(由来マウス129、129/SV、C57BL/6、BALB/c)等のES細胞及びそれらの抗体、フェニトイン、フェノバルビタール等の抗てんかん薬、キニジン、ジゴキニシン等の心血管薬、テオフィリン等の抗喘息薬、クロラムフェニコール、ゲンタマイシン等の抗生物質等の薬物類及びそれらの抗体、その他の酵素、菌体外毒素(スチレリジンO等)及びそれらの抗体等も挙げられる。また、Fab’2、Fab、Fv等の抗体断片も用いる事ができる。
本発明の式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物(以下、蛍光性化合物(1)又は(4)とも略す。)と生体物質が相互作用して結合した具体的な形態としては、例えば、下記に記載する形態が挙げられる。
i)蛍光性化合物(1)又は(4)中のペプチドと生体物質中のペプチドとの非共有結合(例えば、水素結合、キレート形成を含むイオン結合)又は共有結合、
ii)蛍光性化合物(1)又は(4)中の長鎖アルキル基と生体物質中の脂質二重膜及び脂質などとのファンデルワールス力、
iii)蛍光性化合物(1)又は(4)中のNHSエステル(N-ヒドロキシスクシンイミドエステル)と生体物質中のアミノ基との反応によるアミド結合、
iv)蛍光性化合物(1)又は(4)中のマレイミド基と生体物質中のスルファニル基(-SH)との反応によるチオエーテル結合、
v)蛍光性化合物(1)又は(4)中のアジド基と生体物質中のアセチレン基とのClick反応又は蛍光性化合物(1)又は(4)中のアセチレン基と生体物質中のアジド基とのClick反応によるトリアゾール環の形成、
が挙げられる。
ただし、上記ii)で記載する蛍光性化合物(1)又は(4)中の長鎖アルキル基には、式(1)又は式(4)で規定する通り、XがCRであって、Rが式(A)で表される基であり、Lが単結合かつR111がアリール基である場合、アリール基上の炭素数が18以上の直鎖アルキル基は含まれない。
上記i)~v)の形態以外にも、例えば、Lucas C. D. de Rezende and Flavio da Silva Emery,. A Review of the Synthetic Strategies for the Development of BODIPY Dyes for Conjugation with Proteins, Orbital: The Electronic Journal of Chemistry, 2013, Vol 5, No. 1, p.62-83に記載の形態により結合することができる。また、本発明の蛍光標識生体物質の作製においても、同文献に記載の方法等を適宜参照することができる。
Figure 0007064583000046
本発明の蛍光標識生体物質は親水性に優れ、また、水を含む水溶性溶媒(水溶性溶媒は酸素を比較的多く含む溶媒である)中においても、耐光性に優れる。そのため、従来のBODIPY(登録商標)化合物等のジピロメテンホウ素錯体構造を有する蛍光標識生体物質を用いた場合に比べ、長期間、高解像度で生体観察等することが可能となる。また、本発明の蛍光標識生体物質は、生理食塩水及びリン酸緩衝液等の水系媒体に溶解した溶液形態における耐光性に優れるため、溶液形態での保存性にも優れる。
<蛍光標識生体物質を含む試薬>
本発明の蛍光標識生体物質を含む試薬において、本発明の蛍光標識生体物質は、例えば、生理食塩水及びリン酸緩衝液等の水系媒体に溶解した溶液形態、並びに、微粒子状粉末及び凍結乾燥粉末等の固形形態等、特に制限されることなく、使用目的等に応じてその形態を適宜選択することができる。
例えば、下記生体蛍光イメージング試薬として本発明の蛍光標識生体物質を用いる場合に、上記いずれかの形態の蛍光標識生体物質を含む試薬として使用することもできる。
<蛍光標識生体物質の用途>
本発明の式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物から得られる本発明の蛍光標識生体物質は、光照射により励起された蛍光性化合物から放出される蛍光を安定的に検出することができる。しかも、生体蛍光イメージング試薬としての十分な親水性を備える。このため、本発明の蛍光標識生体物質は、例えば、生体蛍光イメージング試薬として好適である。
本発明の蛍光標識生体物質を蛍光色素として使用して染色した細胞は、褪色が高度に抑制されることにより、長時間に亘り蛍光強度を維持することができる。このため、本発明の蛍光標識生体物質は、タイムラプス測定による顕微鏡観察等の長期に亘る生体物質の観察、共焦点レーザー顕微鏡等の高解像度顕微鏡又はSTED顕微鏡(誘導放出抑制顕微鏡)等の超解像顕微鏡を用いた生体物質の観察などの、優れた耐光性が求められる生体蛍光イメージングにより好適に用いることができる。
本発明の蛍光標識生体物質を用いた生体蛍光イメージングは、以下(i)~(iii)の工程を含む。
(i)標的とする生体物質(以下、「標的生体物質」と称す。)と、標的生体物質と結合可能な生体物質と本発明の蛍光性化合物とが結合した本発明の蛍光標識生体物質と、を用意する工程
(ii)標的生体物質と本発明の蛍光標識生体物質とを結合させる工程
(iii)本発明の蛍光標識生体と標的生体物質とが結合した物質に、本発明の蛍光標識生体が吸収する波長域の光を照射し、本発明の蛍光標識生体が発する蛍光を検出する工程
上記生体蛍光イメージングにおいて、標的生体物質と結合可能な生体物質としては、上記本発明の蛍光標識生体物質における生体物質が挙げられる。標的生体物質(被検体)にあわせて適宜選択することができ、被検体に対して特異的に結合可能な生体物質を選択することができる。
上記標的生体物質としては、タンパク質、いわゆる疾患マーカーが挙げられる。疾患マーカーとしては、特に制限はされるものではないが、例えば、α-フェトプロテイン(AFP)、PIVKA-II、BCA225、塩基性フェトプロテイン(BFP)、CA15-3、CA19-9、CA72-4、CA125、CA130、CA602、CA54/61(CA546)、癌胎児性抗原(CEA)、DUPAN-2、エラスターゼ1、免疫抑制酸性タンパク(IAP)、NCC-ST-439、γ-セミノプロテイン(γ-Sm)、前立腺特異抗原(PSA)、前立腺酸性フォスファターゼ(PAP)、神経特異エノラーゼ(NSE)、Iba1、アミロイドβ、タウ、扁平上皮癌関連抗原(SCC抗原)、シアリルLeX-i抗原(SLX)、SPan-1、組織ポリペプタイド抗原(TPA)、シリアルTn抗原(STN)、シフラ(cytokeratin:CYFRA)ペプシノゲン(PG)、C-反応性タンパク(CRP)、血清アミロイドAタンパク(SAA)、ミオグロビン、クレアチンキナーゼ(CK)、トロポニンT、心室筋ミオシン軽鎖I等が挙げられる。
上記標的生体物質のうち細菌としては、細胞微生物学的検査の対象とされる細菌が挙げられ、特に制限されるものではないが、例えば、大腸菌、サルモネラ菌、レジオネラ菌、公衆衛生に問題の生じる菌等が挙げられる。
上記標的生体物質のうちウイルスとしては、特に制限されるものではないが、例えば、C型、B型肝炎ウイルスの抗原等の肝炎ウイルス抗原、HIVウイルスのp24タンパク抗原、CMV(サイトメガロウイルス)のpp65タンパク抗原、HPV(パピローマウイルス)のE6及びE7タンパク等が挙げられる。
上記(i)において、標的生体物質は、特に制限されることなく、常法に従って調製することができる。
また、本発明の蛍光標識生体物質も、特に制限されることなく、標的生体物質と結合可能な生体物質と本発明の蛍光性化合物とを常法に従って結合させて調製することができる。結合の形態及び結合を形成する反応としては、上記本発明の蛍光標識生体物質で記載する相互作用して結合する形態及び反応を挙げることができる。
上記(ii)において、本発明の蛍光標識生体物質と標的生体物質とは、直接結合させても、本発明の蛍光標識生体物質及び標的生体物質とは異なるその他の生体物質を介して結合させてもよい。本発明の蛍光標識生体物質を用いた生体蛍光イメージングは特に限定されないが、例えば、蛍光細胞染色を挙げることができる。蛍光細胞染色には、一次抗体として蛍光標識抗体を用いる直接法、蛍光標識抗体としての二次抗体を一次抗体と反応させて用いる間接法とがある。本発明の蛍光標識生体物質は、直接法及び間接法のいずれにおける蛍光標識抗体としても用いることができるが、間接法における蛍光標識抗体として用いることが好ましい。
本発明の蛍光標識生体物質と標的生体物質との結合は、特に制限されることなく、常法に従って行うことができる。
上記(iii)において、本発明の蛍光標識生体を励起するための波長は、本発明の蛍光標識生体を励起可能な発光波長(波長光)であれば特に限定されない。通常、300~1000nmが好ましく、400~800nmがより好ましい。
本発明に用いられる蛍光励起光源としては、本発明の蛍光標識生体を励起可能な発光波長(波長光)を発光するものであれば特に限定されず、各種レーザー光源を用いることができる。例えば、He-Neレーザー、COレーザー、Ar,Kr,He-Cdレーザー、エキシマレーザー、窒素レーザー等の気体レーザー、ルビーレーザー、イットリウム-アルミニウム-ガーネット(YAG)レーザー、ガラスレーザー等の固体レーザー、色素レーザー、半導体レーザー等が挙げられる。また、各種光学フィルターを用いて、好ましい励起波長を得たり、蛍光のみを検出したりする事ができる。
上記(i)~(iii)におけるその他の事項については、特に制限されることなく、通常用いられる手法、試薬、装置等の条件と適宜選択することができる。
本発明の蛍光標識生体物質を用いた生体蛍光イメージングは、本発明の蛍光標識生体と標的生体物質とが結合した物質の褪色が高度に抑制されることにより、長期に亘り蛍光強度を維持して生体物質を観察することができ、また、高解像度顕微鏡、超解像度顕微鏡を用いた場合にも蛍光強度を維持した観察を行うことができる。
また、本発明の蛍光標識生体物質は、上記の他、染色細胞の長期保存等においても、適宜保存条件を調整して好適に用いることができる。
- 置換基群T -
本発明において、好ましい置換基としては、下記置換基群Tから選ばれる置換基が挙げられる。
また、本明細書において、単に置換基としてしか記載されていない場合は、この置換基群Tを参照するものであり、各々の基、例えば、アルキル基、が記載されているのみの場合は、この置換基群Tの対応する基が好ましく適用される。
さらに、本明細書において、アルキル基を環状(シクロ)アルキル基と区別して記載している場合、アルキル基は、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基を包含する意味で用いる。一方、アルキル基を環状アルキル基と区別して記載していない場合、及び、特段の断りがない場合、アルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基及びシクロアルキル基を包含する意味で用いる。このことは、環状構造を採りうる基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等)を含む基(アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニルオキシ基等)、環状構造を採りうる基を含む化合物についても同様である。基が環状骨格を形成しうる場合、環状骨格を形成する基の原子数の下限は、この構造を採りうる基について下記に具体的に記載した原子数の下限にかかわらず、3以上であり、5以上が好ましい。
下記置換基群Tの説明においては、例えば、アルキル基とシクロアルキル基のように、直鎖又は分岐構造の基と環状構造の基とを明確にするため、これらを分けて記載していることもある。
置換基群Tに含まれる基としては、下記の基を含む。
アルキル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、さらに好ましくは炭素数1~12、さらに好ましくは炭素数1~8、さらに好ましくは炭素数1~6、特に好ましくは炭素数1~3)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、さらに好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~6、さらに好ましくは炭素数2~4)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、さらに好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~6、さらに好ましくは炭素数2~4)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)、シクロアルケニル基(好ましくは炭素数5~20)、アリール基(単環の基であってもよく、縮環の基(好ましくは2~6環の縮環の基)であってもよい。縮環の基である場合、5~7員環等からなる。アリール基は好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~30、さらに好ましくは炭素数6~26、特に好ましくは炭素数6~10)、ヘテロ環基(環構成原子として少なくとも1つの窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子又はセレン原子を有し、単環の基であってもよく、縮環の基(好ましくは2~6環の縮環の基)であってもよい。単環の基である場合、その環員数は5~7員が好ましく、5員又は6員がより好ましい。ヘテロ環基の炭素数は好ましくは2~40、より好ましくは2~20である。ヘテロ環基は芳香族ヘテロ環基(ヘテロアリール基)及び脂肪族ヘテロ環基(脂肪族複素環基)が包含される。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12)、アルケニルオキシ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12)、アルキニルオキシ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12)、シクロアルキルオキシ基(好ましくは炭素数3~20)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~26、さらに好ましくは炭素数6~14)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数2~20)、
アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20)、シクロアルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数4~20)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数6~20)、アミノ基(好ましくは炭素数0~20で、無置換アミノ基(-NH)、(モノ-又はジ-)アルキルアミノ基、(モノ-又はジ-)アルケニルアミノ基、(モノ-又はジ-)アルキニルアミノ基、(モノ-又はジ-)シクロアルキルアミノ基、(モノ-又はジ-)シクロアルケニルアミノ基、(モノ-又はジ-)アリールアミノ基、(モノ-又はジ-)ヘテロ環アミノ基を含む。無置換アミノ基を置換する上記各基は置換基群Tの対応する基と同義である。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0~20で、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールのスルファモイル基が好ましい。)、アシル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数2~15)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数1~20)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1~20で、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールのカルバモイル基が好ましい。)、
アシルアミノ基(好ましくは炭素数1~20)、スルホンアミド基(好ましくは炭素数0~20で、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールのスルホンアミド基が好ましい。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12)、シクロアルキルチオ基(好ましくは炭素数3~20)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~40、より好ましくは炭素数6~26、さらに好ましくは炭素数6~14)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数2~20)、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1~20)、
シリル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20で、アルキル、アリール、アルコキシもしくはアリールオキシが置換したシリル基が好ましい。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数1~20で、アルキル、アリール、アルコキシもしくはアリールオキシが置換したシリルオキシ基が好ましい。)、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)、酸素原子(具体的には、環を構成する>CHを>C=Oに置き換える)、カルボキシ基(-COH)、ホスホノ基〔-PO(OH)〕、ホスホリル基〔-O-PO(OH)〕、スルホ基(-SOH)、ホウ酸基〔-B(OH)〕、オニオ基(環状アンモニオを含むアンモニオ基、スルホニオ基、ホスホニオ基を含み、好ましくは炭素数0~30、より好ましくは1~20)、スルファニル基(-SH)、アミノ酸残基、又は、ポリアミノ酸残基が挙げられる。
また、カルボキシ基、ホスホノ基、スルホ基、オニオ基、アミノ酸残基、又は、ポリアミノ酸残基を置換基として有する上記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノ基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、カルバモイル基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールスルホニル基が挙げられる。
置換基群Tから選ばれる置換基は、より好ましくは、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、シアノ基又はハロゲン原子であり、特に好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基又はシアノ基である。
置換基群Tから選ばれる置換基は、特段の断りがない限り、上記の基を複数組み合わせてなる基をも含む。例えば、化合物又は置換基等がアルキル基、アルケニル基等を含むとき、これらは置換されていても置換されていなくてもよい。また、アリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても置換されていなくてもよい。
以下に実施例に基づき、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
実施例及び比較例で用いた化合物(1)~(24)、比較化合物(1)~(2)を、以下に示す。なお、化合物(14)の構造式中の[ ]は繰り返し構造であることを示す。
Figure 0007064583000047
Figure 0007064583000048
比較化合物(1)は国際公開第2013/035303号の段落[0052]に記載の化合物Aである。
比較化合物(2)はBODIPY(登録商標) 496/512(インビトロジェン社製、商品名)である。
以下に、各実施例で用いる化合物(1)~(24)及び標識抗体(1)~(12)の合成方法を詳しく説明するが、出発物質、色素中間体及び合成ルートはこれらに限定されるものではない。
特に記載のない場合、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにおける担体は、SNAP
KP-Sil Cartridge(Biotage社)、ハイフラッシュカラムW001、W002、W003、W004又はW005〔山善(株)〕を使用した。NHシリカは、SNAP KP-NH Cartridge(Biotage社)を使用した。溶離液における混合比は、容量比である。例えば、「クロロホルム:メタノール=90:10→50:50」は、「クロロホルム:メタノール=90:10」の溶離液を「クロロホルム:メタノール=50:50」の溶離液へ変化させたことを意味する。
分取薄層シリカゲルクロマトグラフィーは、PLCガラスプレートシリカゲルF60(メルク社)を使用した。NHシリカは、PLC05 Plates NH〔富士シリシア化学(株)〕を使用した。
代表的には以下の条件である。
カラム:Waters社製BEHC 18 1.7μm, 2.1x30 mm
溶媒:A液:0.1%ギ酸-水
B液:0.1%ギ酸-アセトニトリル
グラジエントサイクル:0.00min(A液/B液=95/5)、2.00min(A液/B液=5/95)、3.00min(A液/B液=5/95)、3.01min(A液/B液=100/0)、3.80min(A液/B液=100/0)
流速:0.5 mL/min
カラム温度:室温
検出波長:254nm
なお、本発明において、室温(r.t.)とは25℃を意味する。
また、保持時間(RT)は、SQD(Waters社)を用いて測定し、分(min)で示した。
各合成例における記載は、具体的には、以下の通りである。
RT(min):保持時間(分)
MSスペクトルは、ACQUITY SQD LC/MS System〔Waters社、イオン化法:ESI(ElectroSpray Ionization、エレクトロスプレーイオン化)〕又はLCMS-2010EV〔(株)島津製作所、イオン化法:ESI及びAPCI(Atomospheric Pressure ChemicalIonization、大気圧化学イオン化)を同時に行うイオン化法〕を用いて測定した。
特に記載のない場合、MSは、MS(ESI m/z):[M+H]を意味する。
マイクロウェーブ反応装置は、Initiator Sixty(Biotage社)を使用した。
なお、各実施例における蛍光性化合物及び比較化合物並びに標識抗体は、特段の記載がない限り、作製後すぐに使用しない場合には、遮光条件下で保存したものを使用した。また、市販品の比較化合物及び参考標識抗体についても、購入後使用するまでは遮光条件下で保存した物を使用した。
〔化合物の合成〕
以下に示す各化合物の合成に用いた略語は下記の化合物である。
CPME:シクロペンチルメチルエーテル
DDQ:2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-1,4-ベンゾキノン
DCC:ジシクロヘキシルカルボジイミド
HATU:1-[ビス(ジメチルアミノ)メチレン]-1H-1,2,3-トリアゾロ[4,5-b]ピリジニウム3-オキシドヘキサフルオロホスファート
NBS:N-ブロモスクシンイミド
NHS:N-ヒドロキシこはく酸イミド
GABA:γ-アミノ酪酸
PdCl(dtbpf):[1,1’-ビス(ジ-tert-ブチルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド
RuPhos:2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,6’-ジイソプロポキシビフェニル
TFA:トリフルオロ酢酸
DIPEA:ジイソプロピルエチルアミン
DCM:ジクロロメタン
DMAP:4-ジメチルアミノピリジン
DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
DMSO:ジメチルスルホキシド
PBS:リン酸緩衝生理食塩水
THF:テトラヒドロフラン
Anti-IgG:抗マウスIgG抗体
Ac:アセチル基
Boc又はBOC:tert-ブトキシカルボニル基
Bu:ブチル基
Me:メチル基
Et:エチル基
PEG:ポリエチレングリコール
Pr:イソプロピル基
TMS:トリメチルシリル基
[合成例1]
下記のスキームに基づき、化合物(1)を合成した。
1)化合物(1-C)の合成
下記化合物(1-A)、化合物(1-B)及び化合物(1-C)を、それぞれ、chem.Eur.J.2016,22,93-96に記載の方法、Org.Process Res.Dev.2015,19,1774-1783に記載の方法に準じて、合成した。
Figure 0007064583000049
2)化合物(1)の合成
Figure 0007064583000050
2-1)化合物(1-D)の合成
化合物(1-C)112mgのCPME溶液11mLに、水0.02mL、2-(ヒドロキシメチル)フェニルボロン酸 76mg〔和光純薬工業(株)〕、PdCl(dtbpf) 16mg〔東京化成工業(株)〕及びフッ化セシウム152mg〔和光純薬工業(株)〕を添加し、加熱還流下90分間撹拌した。続いて、反応液を室温まで冷却した後、反応液に飽和重層水を添加後、酢酸エチルで3回抽出し、減圧下溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=100:0
→ 50:50)で精製し、減圧下溶媒を留去した。得られた生成物をアセトン溶液20mLの溶液とし、塩化カルシウム90mgを加えてマイクロウェーブ反応装置にて160℃で30分間撹拌した。その後、反応液を直接シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチルのみ)で精製し、減圧下溶媒を留去し、化合物(1-D)31mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):441(M+H)
RT(min):1.83
2-2)化合物(1)の合成
化合物(1-D)4.5mgのアセトニトリル溶液2mLに、クロロスルホン酸3μL〔和光純薬工業(株)〕を添加し、室温下5分撹拌した。その後、反応液を直接分取薄層シリカゲルクロマトグラフィー(メタノール:クロロホルム=20:80)にて精製し、化合物(1)1mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):521(M+H)
RT(min):1.19
[合成例2]
下記のスキームに基づき、化合物(2)を合成した。
Figure 0007064583000051
化合物(1)の合成法において、2-(ヒドロキシメチル)フェニルボロン酸を4-フルオロ-2-(ヒドロキシメチル)フェニルボロン酸[Combi-Blocks社]に変更した以外は化合物(1)の合成法と同様にして、化合物(2)1mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):557(M+H)
RT(min):1.28
[合成例3]
下記のスキームに基づき、化合物(3)を合成した。
Figure 0007064583000052
化合物(1)の合成法において、2-(ヒドロキシメチル)フェニルボロン酸を5-フルオロ-2-(ヒドロキシメチル)フェニルボロン酸〔Luminescence Technology社〕に変更した以外は化合物(1)の合成法と同様にして、化合物(3)1mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):557(M+H)
RT(min):1.28
[合成例4]
下記のスキームに基づき、化合物(4)と標識抗体(1)を合成した。
1)化合物(4)の合成
Figure 0007064583000053
p-ホルミル安息香酸メチル5g、ピロール36gを300ml三ツ口フラスコに入れ、窒素置換した。氷浴にて内温10℃にし、攪拌しながらトリフルオロ酢酸0.115mlを滴下した。その後室温に戻し、2時間攪拌した。反応液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:酢酸エチル/ヘキサン=0/100→50/50のグラジエント)により精製し、その後精製物にヘキサン60mlとイソプロパノール3mlを加え、攪拌した。沈殿物を濾別し、ヘキサンで洗浄を施した後に乾燥させることで、化合物(4-A)を4.7g得た。
500ml三ツ口フラスコに化合物(4-A)4.7g、テトラヒドロフラン80mlを加え、窒素下で攪拌しながらアセトンードライアイスバスにて-60℃以下に冷却した。N-ブロモスクシンイミド6.3gをテトラヒドロフラン60mlに溶解させた溶液を滴下して45分間反応させた後、続いて2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-1,4-ベンゾキノン4.19gを60mlのテトラヒドロフランに溶解させた溶液を滴下して70分間反応させた。その後、テトラヒドロフランをロータリーエバポレーターで濃縮してテトラヒドロフランを留去し、粗生成物を得た。これをジクロロメタンに溶解させ、酢酸エチル/ヘキサン=0/100~40/60を溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、化合物(4-B)を4.0g得た。
500ml三ツ口フラスコに化合物(4-B)4.0g、ジクロロメタン100mlを加え、窒素下で攪拌しながら塩をまぶした氷浴にて0℃に冷却した。N,N-ジイソプロピルエチルアミン5.6mlを加え、10分後に三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体6.3mlを加え、0℃にて30分間反応させた。その後、炭酸水素ナトリウム飽和水溶液100mlを滴下し、攪拌させた。有機層を抽出し、ロータリーエバポレーターで濃縮した。最少量のジクロロメタンに溶解させ、酢酸エチル/ヘキサン=0/100~100/0を溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。精製物を最小量のジクロロメタンに溶解させ、メタノールを加えてロータリーエバポレーターにてジクロロメタンを減圧留去し、沈殿物をろ過した。メタノール洗浄を施し、濾物を乾燥させることで化合物(4-C)を3.0g得た。
500ml三ツ口フラスコに化合物(4-C)1.73g、CPME239ml、水0.4ml、フッ化セシウム3.26g、o-(ヒドロキシメチル)フェニルボロン酸1.82gを加え、攪拌しながら脱気および窒素置換を施した。その後、PdCl(dtbpf) 300mgを加え、外温120℃にて1時間攪拌させた。放冷後、セライトろ過を施し、酢酸エチル/蒸留水で分液操作を行った。有機層を減圧濃縮し、酢酸エチル/ヘキサン=0/100→100/0の溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(4-D)0.58gおよび化合物(5-A)0.15gを得た。
300ml三ツ口フラスコに化合物(4-D)0.50g、トルエン9ml、ピリジン0.2mlを入れた。窒素下で攪拌しながら無水酢酸0.2mlを滴下した後、外温140℃にて4時間攪拌した。反応液を室温に戻し、酢酸0.1ml、蒸留水9mlを加え、30分間攪拌した後、有機層を分液操作で抽出した。酢酸エチル/ヘキサン=0/100→50/50の溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(4-E)0.32gを得た。
100ml三ツ口フラスコに化合物(4-E)50mg、ジクロロメタン8mlを入れ、窒素置換した。攪拌しながらクロロスルホン酸0.013ml添加し、室温で反応させた。その後、炭酸カリウム0.111g、メタノール0.8ml、蒸留水4mlを加え、室温で反応させた。反応溶媒を減圧留去し、アセトニトリル/水=0/100→25/75を溶離液とした逆相カラムクロマトグラフィー(Biotage SNAPColumn Ultra C18)で精製し、化合物(4―F)30mgを得た。
50mlナスフラスコに化合物(4-F)30mg、テトラヒドロフラン(安定剤含有)1mlを入れ、窒素下で攪拌しながらカリウムトリメチルシラノラート23mgを加え、室温にて1.5時間反応させた。その後、蒸留水2mlを加え、アセトニトリル/水=0/100→25/75を溶離液とした逆相カラムクロマトグラフィー(Biotage SNAPColumn Ultra C18)で精製し、化合物(4)5mgを得た。
MS(ESI m/z):565(M-K+2H)
RT(min):1.07
2)標識抗体(1)の合成
Figure 0007064583000054
化合物(4)6mgのDMF溶液1mLに、N-ヒドロキシこはく酸イミド3mg〔富士フイルム和光純薬(株)〕、ジシクロヘキシルカルボジイミド12mg〔富士フイルム和光純薬(株)〕を添加し、室温下14時間撹拌した。続いて、反応液を直接逆相シリカカラムクロマトグラフィー〔SNAP12カラムウルトラC18、Biotage社製〕(アセトニトリル:水=0:100→20:80)で精製し、フラクションを回収後凍結乾燥することで、化合物(4-NHS)3mg(赤褐色個体)を得た。
MS(ESI m/z):662(M+H)
抗マウスIgG抗体〔ホスト:ヤギ、2.4mg/mL、カタログ番号:115-005-003、JacksonImmunoResearch社製〕400μLに0.2M炭酸水素ナトリウム水溶液10μL、化合物(4-NHS)の濃度20mMのDMSO溶液3.2μLを加え、攪拌後1時間室温静置した。続いて、反応液を直接Sephadex G-25カラム〔カタログ番号:17085101、GEヘルスケア社製〕にチャージし、PBS〔pH=7.4、富士フイルム和光純薬(株)〕で精製することで標識抗体(1)を得た。
[合成例5]
下記のスキームに基づき、化合物(5)と標識抗体(2)を合成した。
Figure 0007064583000055
化合物(4-NHS)3mgのDMSO溶液43μLにジイソプロピルエチルアミン2μL〔富士フイルム和光純薬(株)〕、γ-アミノ酪酸1mg〔富士フイルム和光純薬(株)〕を加え、室温にて3.5時間攪拌した。続いて、反応液を直接逆相シリカカラムクロマトグラフィー〔SNAP12カラムウルトラC18、Biotage社製〕(アセトニトリル:水=0:100→20:80)で精製し、フラクションを回収後凍結乾燥することで、化合物(5)2mg(赤褐色個体)を得た。
MS(ESI m/z):650(M-2X+3H)
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(5)に変更した以外は同様にして、化合物(5-NHS)1mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):747(M-X+2H)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(5-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(2)を得た。
[合成例6]
下記のスキームに基づき、化合物(6)と標識抗体(3)を合成した。
Figure 0007064583000056
化合物(4-E)から化合物(4)の合成法において、クロロスルホン酸0.013mlを0.026mlとし、逆相カラムクロマトグラフィーの溶離液におけるアセトニトリル/水=25/75を10/90に変更した以外は同様にして、化合物(6)0.3mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):645(M-2K+3H)
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(6)に変更した以外は同様にして、化合物(6-NHS)0.1mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):780(M-2K+3H)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(6-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(3)を得た。
[合成例7]
下記のスキームに基づき、化合物(7)と標識抗体(4)を合成した。
1)化合物(7)の合成
Figure 0007064583000057
1L三ツ口フラスコを窒素置換し、化合物(7-A)25g、DMAP17.55g、THF(超脱水、安定剤含有)125ml、t-ブタノール125mlを入れ、室温で攪拌しながら、二炭酸ジ-tert-ブチル41.3gを滴下した。4時間攪拌後、一晩放置し、その後70℃に昇温して1時間加熱攪拌した。室温に戻し、減圧濃縮により溶媒を留去し、エタノール188ml、イミダゾール15.4gを加えて3時間攪拌した。その後、溶媒を減圧留去し、ヘキサン200ml、酢酸エチル265mlを加え、室温で20分攪拌した。沈殿物を濾別し、酢酸エチル/ヘキサン=1/2の混合液240mlで掛け洗いし、粗生成物50gを得た。ジクロロメタン50mlに溶解し、ヘキサン95mlを加えて酢酸エチル/ヘキサン=0/100→5/95→15/85を溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(7-B)18.2gを得た。
1L三ツ口フラスコを窒素置換し、化合物(7-B)18.23g、THF(超脱水、安定剤含有)414mlを入れ、攪拌しながらドライアイス-アセトンバスを用いて-60℃以下に冷却した。n-ブチルリチウム36mlをゆっくり滴下し、30分間反応させ、DMF(超脱水)9mlをゆっくり滴下して10分間攪拌した後、0~10℃に昇温して2時間攪拌した。飽和の塩化アンモニウム水溶液200mlを滴下し、30分間攪拌した後、30%塩散水10mlを滴下した。1L分液ロートに移し、少量の酢酸エチルと25%塩化ナトリウム水溶液を加えて分液操作を施した後、硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、自然ろ過した。濾液の溶媒を減圧留去し、粗生成物19.11gを得た。ジクロロメタン30ml、ヘキサン30mlを加えて溶液を調整し、酢酸エチル/ヘキサン=0/100→10/90→20/80を溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(7-C)12.25gを得た。
化合物(4-E)の合成方法において、p-ホルミル安息香酸メチルを化合物(7-C)に変更した以外は同様にして化合物(7-H)を合成した。また、化合物(4-E)から化合物(4-F)の合成方法において、化合物(4-E)を化合物(7-H)に変更することで、化合物(7)を合成した。
MS(ESI m/z):623(M-K)
2)標識抗体(4)の合成
Figure 0007064583000058
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(7)に変更した以外は同様にして、化合物(7-NHS)28mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):722(M-K+2H)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(7-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(4)を得た。
[合成例8]
下記のスキームに基づき、化合物(8)と標識抗体(5)を合成した。
Figure 0007064583000059
化合物(7-F)から化合物(7)を合成する方法において、o-(ヒドロキシメチル)フェニルボロン酸を化合物(8-A)に変更した以外は同様にして化合物(8)を合成した。
MS(ESI m/z):659(M-K)
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(8)に変更した以外は同様にして、化合物(8-NHS)20mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):758(M-K+2H)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(8-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(5)を得た。
[合成例9]
下記のスキームに基づき、化合物(9)と標識抗体(6)を合成した。
Figure 0007064583000060
化合物(7-F)から化合物(7)を合成する方法において、o-(ヒドロキシメチル)フェニルボロン酸を化合物(9-A)に変更した以外は同様にして化合物(9)を合成した。
MS(ESI m/z):683(M-K)
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(9)に変更した以外は同様にして、化合物(9-NHS)3mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):782(M-K+2H)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(9-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(6)を得た。
[合成例10]
下記のスキームに基づき、化合物(10)と標識抗体(7)を合成した。
1)化合物(10)の合成
Figure 0007064583000061
化合物(7-B)の合成法において、化合物(7-A)を化合物(10-A)に変更した以外は同様にして、化合物(10-B)を合成した。
化合物(7-C)から化合物(7)を合成する方法において、化合物(7-C)を化合物(10-B)に変更した以外は同様にして化合物(10)を合成した。
MS(ESI m/z):591(M-K)
2)標識抗体(7)の合成
Figure 0007064583000062
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(10)に変更した以外は同様にして、化合物(10-NHS)13mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):690(M-K+2H)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(10-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(7)を得た。
[合成例11]
下記のスキームに基づき、化合物(11)と標識抗体(8)を合成した。
Figure 0007064583000063
化合物(9)の合成法において、化合物(7-F)を化合物(10-E)に変更した以外は同様にして化合物(11)を合成した。
MS(ESI m/z):651(M-K)
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(11)に変更した以外は同様にして、化合物(11-NHS)3mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):750(M-K+2H)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(11-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(8)を得た。
[合成例12]
下記のスキームに基づき、化合物(12)と標識抗体(9)を合成した。
Figure 0007064583000064
化合物(5)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(7-NHS)かつγ-アミノ酪酸をα-スルホ-β-アラニンに変更した以外は同様にして、化合物(12)2mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):776(M-X+2H)
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(12)に変更した以外は同様にして、化合物(12-NHS)0.4mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):873(M-2X+3H)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(12-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(9)を得た。
[合成例13]
下記のスキームに基づき、化合物(13)と標識抗体(10)を合成した。
Figure 0007064583000065
化合物(15)3mgのDMSO溶液4μLに1-[ビス(ジメチルアミノ)メチレン]-1H-1,2,3-トリアゾロ[4,5-b]ピリジニウム3-オキシドヘキサフルオロホスファート5mg〔富士フイルム和光純薬(株)〕、ジイソプロピルエチルアミン2μL〔富士フイルム和光純薬(株)〕、α-スルホ-β-アラニン1mg〔富士フイルム和光純薬(株)〕を加え、室温にて12時間攪拌した。続いて、反応液を直接逆相シリカカラムクロマトグラフィー〔SNAP12カラムウルトラC18、Biotage社製〕(アセトニトリル:水=0:100→20:80)で精製し、フラクションを回収後凍結乾燥することで、化合物(13)2mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):776(M-X+2H)
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(13)に変更した以外は同様にして、化合物(13-NHS)1mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):733(M-X+2H)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(13-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(10)を得た。
[合成例14]
下記のスキームに基づき、化合物(14)を合成した。
Figure 0007064583000066
化合物(5)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(7-NHS)かつγ-アミノ酪酸を(ポリ(エチレングリコール)2-アミノエチルエーテル)酢酸〔数平均分子量=1100、カタログ番号:757861、Aldrich社〕に変更した以外は同様にして、化合物(14)4mg(赤褐色オイル)を得た。
MS(ESI m/z):1959(M-X+2H)、1915(M-X+2H)、1871(M-X+2H)、1827(M-X+2H)、1783(M-X+2H)、1739(M-X+2H)
(左からn=28、27、26、25、24、23)
[合成例15]
下記のスキームに基づき、化合物(15)を合成した。
Figure 0007064583000067
化合物(4-F)~化合物(4)を合成する方法において、化合物(4-F)を化合物(15-A)に変更した以外は同様にして、化合物(15)を合成した。
MS(ESI m/z):485(M+H)
[合成例16]
下記のスキームに基づき、化合物(16)を合成した。
Figure 0007064583000068
50mlナス型フラスコに化合物(15)8mg、タウリン6mg、DMF(超脱水)0.5mlを入れ、窒素下にて攪拌した。そこへ、HATU14mg、DIPEA14μLを加え、室温でしばらく攪拌した。
MS(ESI m/z):592(M-X+2H)
[合成例17]
下記のスキームに基づき、化合物(17)及び化合物(18)を合成した。
Figure 0007064583000069
化合物(7―E)の合成方法において、NBS及びDDQの当量を化合物(7-E)の合成における半量に変更した以外は同様にして、化合物(17-A)を合成した。
化合物(7-E)~化合物(7)を合成する方法において、化合物(7-E)を化合物(17-A)に変更し、化合物(7)の合成までに用いる試薬の当量を半量に変更した以外は、化合物(7)の合成と同様にして、化合物(17)及び化合物(18)を合成した。
MS(ESI m/z):565(M-K)
[合成例18]
下記のスキームに基づき、化合物(19)と標識抗体(11)を合成した。
Figure 0007064583000070
Figure 0007064583000071
化合物(7-F)から化合物(7-G)を合成する方法において、o-(ヒドロキシメチル)フェニルボロン酸に代えて、1/2当量の化合物(9-A)と1/2当量の化合物(19-A)とを用いた以外は同様にして、化合物(19-B)を合成した。
化合物(7-G)から化合物(7)を合成する方法において、化合物(7-G)に代えて化合物(19-B)を用いた以外は同様にして、化合物(19)を合成した。
MS(ESI m/z):671(M-K)
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(19)に変更した以外は同様にして、化合物(19-NHS)0.4mg(赤褐色固体)を得た。
MS(ESI m/z):768(M-1)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(19-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(11)を得た。
[合成例19]
下記のスキームに基づき、化合物(20)を合成した。
Figure 0007064583000072
100ml三ツ口フラスコに化合物(4-C)0.5g、THF25ml、トリエチルアミン2ml、エチニルアニソール0.137g、ヨウ化銅7mg、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)11mgを入れ、窒素置換した後に外温75℃で1時間反応させた。反応後溶媒を留去し、酢酸エチル/ヘキサン=0/100→50/50を溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(20-A)0.40gを得た。
化合物(15)の合成方法において、化合物(15-A)を化合物(20-B)に置き換えた以外は同様にして化合物(20-C)を合成した。
化合物(7-F)から化合物(7-H)を合成する方法において、化合物(7-F)を化合物(20-A)に置き換えた以外は同様にして化合物(20-D)を合成した。化合物(15-A)から化合物(16)を合成する方法において、化合物(15-A)を化合物(20-D)に置き換えることで化合物(20)を合成した。
MS(ESI m/z):664(M-X)
[合成例20]
下記のスキームに基づき、化合物(21)を合成した。
Figure 0007064583000073
100ml三ツ口フラスコに化合物(4-C)0.5g、2-メチル-1H-ピロール0.126g、トルエン5mlを入れ、窒素置換した後に外温130℃で2.5時間反応させた。室温に戻し、酢酸エチル/ヘキサン=0/100→50/50を溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(21-A)0.30gを得た。
化合物(20)の合成方法において、化合物(20-A)を化合物(21-A)に置き換えた以外は同様にして化合物(21)を合成した。
MS(ESI m/z):613(M-X)
[合成例21]
下記のスキームに基づき、化合物(22)を合成した。
Figure 0007064583000074
化合物(7-F)から化合物(19)を合成する方法において、化合物(7-F)に代えて化合物(10-E)を用いた以外は同様にして、化合物(22)を合成した。
MS(ESI m/z):639(M-K)
[合成例22]
下記のスキームに基づき、化合物(23)を合成した。
Figure 0007064583000075
2ml耐圧試験管に化合物(7-F)29mg、N-BOC-エタノールアミン〔富士フイルム和光純薬(株)〕26mg、RuPhos〔Aldrich社〕9mg、酢酸パラジウム〔富士フイルム和光純薬(株)〕2mg、炭酸セシウム〔富士フイルム和光純薬(株)〕65mg、シクロペンチルメチルエーテル〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.5mlを加え、マイクロウェーブ反応装置〔Biotage社〕にて120℃で20分加熱攪拌した。反応溶液を分取薄層シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=50/50)にて精製し、酢酸エチルで抽出後減圧下溶媒を留去し、化合物(23-A)0.3mgを得た。
MS(ESI m/z):707(M+K)
5mlナスフラスコに化合物(23-A)0.3mg、トリフルオロ酢酸〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.02ml、アセトニトリル〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.02mlを加え、室温にて5分攪拌した。反応溶液を分取薄層シリカゲルカラムクロマトグラフィー(クロロホルム/メタノール=80/20)にて精製し、酢酸エチルで抽出後減圧下溶媒を留去し、化合物(23)を得た(極少量につき秤量不可)。
MS(ESI m/z):451(M+K)
[合成例23]
下記のスキームに基づき、化合物(24)と標識抗体(12)を合成した。
Figure 0007064583000076
50mlナスフラスコに3-(1H-ピロール-2-イル)プロパン-1-オール〔Enamine BB社〕0.93g、無水酢酸〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.77ml、ピリジン〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.72ml、塩化メチレン〔富士フイルム和光純薬(株)〕7.4mlを加え、室温にて1時間攪拌した。反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=0/100→20/80)にて精製し、減圧下溶媒を留去し、乳白色固体の化合物(24-A)0.63gを得た。
MS(ESI m/z):168(M+K)
50mlナスフラスコに化合物(24-A)264mg、化合物(10-B)148mg、トリフルオロ酢酸〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.005ml、塩化メチレン〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.63mlを加え、室温にて10分間攪拌した。続いて反応液を0℃に冷却し、塩化メチレン〔富士フイルム和光純薬(株)〕5.7mlにて希釈したのち2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノーp-ベンゾキノン〔富士フイルム和光純薬(株)〕229mgを加え、0℃にて15分間攪拌した。続いてトリフルオロボラン-ジエチルエーテル錯体〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.87mlとジイソプロピルエチルアミン〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.77mlを加え、室温にて10分攪拌した。飽和重曹水を加えたのち、塩化メチレンで4回抽出し、減圧下溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=0/100→20/80)にて精製し、減圧下溶媒を留去し、化合物(24-B)226mgを得た。
MS(ESI m/z):595(M-K)
5mL耐圧試験管に化合物(24-B)10mg、塩化メチレン〔富士フイルム和光純薬(株)〕1.4mlを加え、0℃に冷却した後、クロロスルホン酸〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.006mlを添加し、0℃にて15分攪拌した。続いて炭酸カリウム〔富士フイルム和光純薬(株)〕20mg、蒸留水0.7mlを加え、減圧下塩化メチレンのみを留去した。反応液にメタノール〔富士フイルム和光純薬(株)〕0.1mlを加えマイクロウェーブ反応装置〔Biotage社製〕にて80℃で10分間加熱攪拌した。反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー〔SNAP12カラムウルトラC18、Biotage社製〕(アセトニトリル:水=0:100)にて精製し、凍結乾燥にて溶媒を留去し橙色固体の化合物(24)1mgを得た。
MS(ESI m/z):575(M-K)
化合物(4-NHS)の合成法において、化合物(4)を化合物(24)に変更した以外は同様にして、化合物(24-NHS)10mg(橙色固体)を得た。
MS(ESI m/z):672(M-K)
標識抗体(1)の合成法において、化合物(4-NHS)を化合物(24-NHS)に変更した以外は同様にして、標識抗体(12)を得た。
なお、実施例化合物において、特に記載はしていないが、スルホ基およびカルボキシ基は塩構造(例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、あるいはDIPEA塩)を含む。
<実施例1>化合物の水溶性及び耐光性評価
上記で合成した化合物及び比較化合物について、下記特性を評価し、その結果を表1に示した。
[水溶性の評価]
1.5mLのエッペンチューブ中に、上記で合成した化合物を含むDMSO溶液(20mM in DMSO(ジメチルスルホキシド)、評価サンプル溶液)5μLと、pH7.4のリン酸緩衝生理食塩水(以下、「PBS溶液」とも称す。)495μLとを入れて混合し、マルチシェーカーMS 300(商品名、アズワン社製)により、2000rpmで30分間撹拌した。混合液を遮光下で60分間静置した後、さらに遠心沈降(12000rpm、5分間)させた。0.20μmのフィルタでろ過したろ液について、UHPLC Nexera〔(株)島津製作所、Shim-pack XR-ODSII〕を用いて化合物濃度(化合物がすべて溶解した場合、化合物濃度は200μMとなる。)を測定し、以下の評価基準に基づき評価した。
本試験において、水溶性は、評価ランク「B」以上が合格である。

- 水溶性の評価基準 -
A: 100μM以上
B: 1μM以上100μM未満
C: 0.1μM以上1μM未満
D: 水溶性が低く濃度測定不可
[耐光性の評価]
PBS溶液(pH7.4)に上記で合成した化合物を、吸収波長ピークの吸光度が0.095~0.105となるように溶解した。この溶液を、メリーゴーランド光照射機〔ウシオ電機(株)のキセノンランプUXL-500D-O、HA-50フィルタ、Y44フィルタ、露光強度22mW/cm(500nm換算)〕を用いて露光した状態で、各化合物の吸収波長ピークの吸光度を分光器(HP社、Agilent8453)により経時的に測定した。露光前の吸収波長ピークの吸光度を100%として、この吸収波長ピークの吸光度が20%低下(吸収波長ピークの吸光度が80%に到達)するまでの露光時間を求め、以下の評価基準に基づき評価した。
本試験において、耐光性は、評価ランク「C」以上が合格である。

- 耐光性の評価基準 -
A:100時間以上
B:50時間以上100時間未満
C:25時間以上50時間未満
D:2時間以上25時間未満
E:2時間未満
F:低水溶性により評価不可
Figure 0007064583000077
上記表1の結果から、本発明の式(1)または式(4)で表される蛍光性化合物は、水溶性に優れ、また耐光性にも優れることがわかる。
また、比較化合物(1)との比較から、本発明の蛍光性化合物が有する親水性基は、化合物の親水性を高めるだけでなく、耐光性の向上にも寄与することがわかる。
このように、本発明の蛍光性化合物は十分な親水性と優れた耐光性の両立を実現した、生体蛍光イメージングの蛍光色素として好適な化合物である。
<実施例2>標識抗体の水溶性及び耐光性評価
上記で合成した標識抗体について、水溶性及び耐光性の両特性を評価し、その結果を表2に示した。
水溶性及び耐光性は、上記実施例1における水溶性及び耐光性の評価において、化合物に代えて標識抗体を用いた以外は同様にして評価を行った。ただし、本実施例2における耐光性は、評価ランク「D」以上が合格である。
Figure 0007064583000078
<表の注>
参考標識抗体(1)は、Alexa Fluor(登録商標) 568標識抗マウスIgG抗体(アブカム社製、商品名)である。なお、この標識抗体におけるAlexa Fluor 568は、下記化学構造を有する蛍光色素と推定される。下記構造式中において、*は抗マウスIgG抗体との結合部位を示す。
Figure 0007064583000079
上記表2の結果から、本発明の式(1)または式(4)で表される蛍光性化合物から得られる本発明の標識抗体は、水溶性に優れ、また耐光性にも優れることがわかる。
このように、本発明の蛍光標識生体物質は十分な親水性と優れた耐光性の両立を実現し、長期間、高解像度での生体観察等、生体蛍光イメージングの標識生体物質として好適である。
<実施例3>標識抗体の染色細胞での耐光性評価
上記で合成した標識抗体及び比較標識抗体を用いて、下記の通り細胞染色を行った。調製した染色細胞について、下記特性を評価し、その結果を表3に示した。
[染色細胞サンプルの作製]
NCI-H460細胞〔カタログ番号:HTB-177TM、ATCC社〕をスライドチャンバーに播種し、10%のウシ胎児血清と1%のPenicilline/Streptomycinとを含むRPMI-1640培地〔いずれもThermo Fisher社〕にて3日間、インキュベータにて培養した。
続いて培地を除き、4%パラホルムアルデヒド溶液を用いて20分間処理を行い固定化したのちPBS〔Thermo Fisher社〕で洗浄し、濃度0.5%のTritonX-100(ポリエチレングリコールモノ-p-イソオクチルフェニルエーテル)のPBS溶液で10分間処理をした後、PBSで洗浄した。続いて濃度1%のBSA(ウシ血清アルブミン)水溶液を加え30分処理した後、一次抗体として抗α-Tubulin抗体〔マウスモノクローナル、カタログ番号:017-25031、富士フイルム和光純薬社〕希釈液を加え、抗体終濃度0.5μg/mLにて室温にて1時間静置した。PBSで洗浄したのち、二次抗体として10μg/mLの各標識抗体水溶液を加え、遮光しながら室温にて1時間静置し、再度PBSで洗浄することで各染色細胞サンプルを得た。
なお、下記耐光性の評価は、作製直後の染色細胞サンプルを用いた。
[染色細胞での耐光性の評価]
各染色細胞サンプルを共焦点レーザー顕微鏡〔TCS SP5、ライカ社製〕に設置し、光源のHe-Neレーザー(出力100%)を波長543nm、検出を波長554~773nmとして各4時間のタイムラプス測定を実施した。染色部4か所、非染色部4か所の蛍光強度の時間プロファイルを取得し、染色部の平均信号強度から非染色部の平均信号強度を差し引いた値を正味の蛍光強度とした。露光前の蛍光強度を100%として、20%低下(蛍光強度が80%に到達)するまでの露光時間を求め、以下の評価基準に基づき評価した。

- 耐光性の評価基準 -
A:4時間以上
B:3時間以上4時間未満
C:2時間以上3時間未満
D:1時間以上2時間未満
E:1時間未満
Figure 0007064583000080
上記表3の結果から、参考標識抗体(1)を用いて作製した染色細胞に比べて、本発明の式(1)又は式(4)で表される蛍光性化合物で標識した抗体を用いて作製した染色細胞は、優れた耐光性を示すことがわかる。
このように、本発明の蛍光性化合物を用いた蛍光標識生体物質は、従来のジピロメテンホウ素錯体構造を有する化合物の欠点であった耐光性を改善することができ、生体物質のイメージング又は生体物質の検出に使用する蛍光色素としての汎用性を大きく向上させることができる。
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
本願は、2018年6月1日に日本国で特許出願された特願2018-106460及び2019年2月15日に日本国で特許出願された特願2019-025958に基づく優先権を主張するものであり、これらはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

Claims (15)

  1. 下記式(1)又は式(4)のいずれかで表される蛍光性化合物。
    Figure 0007064583000081
    式中、XはCR又はNを示す。
    ~Rは、ハロゲン原子、シアノ基又は下記式(A)で表される基を示す。
    は、アルキル基、シクロアルキル基、脂肪族複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリール基、ヘテロアリール基又はハロゲン原子を示す。ただし、RとRは互いに結合して環を形成することはない。
    及びQは、下記式(1-1)~式(1-3)のいずれかで表される基を示す。
    及びLはアルキレン基であるか、又は、アルキレン基およびアリーレン基を組合せてなる基であり、L 及びL がアルキレン基である場合、環β 及び環β の環員数は5~7であり、L 及びL がアルキレン基およびアリーレン基を組合せてなる基である場合は、環β 及び環β の環員数は7である
    ただし、R~R、L、L、Q及びQのうち少なくとも1つは、カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、及びホスホノ基もしくはその塩の少なくとも1種を有する。
    Figure 0007064583000082
    式中、Lは、単結合、又は、アルキレン基、アリーレン基及び下記式(1-1)~式(1-4)及び下記式(1-7)~式(1-8)のいずれかで表される基のうちの1種又は2種以上を組み合わせた連結基を示す。
    111は、水素原子を示す。
    *は結合部を示す。
    Figure 0007064583000083

    式中、 11 水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を示す。R12水素原子、ヒドロキシ基又は炭素数1~3のアルキル基を示す。
    *は結合部を示す。
  2. 前記Q及びQが、いずれも、前記式(1-1)で表される基である、請求項1に記載の蛍光性化合物。
  3. 前記XがCRであって、該Rが前記式(A)で表され、請求項1又は2に記載の蛍光性化合物。
  4. 前記R及びRの少なくとも1つが、カルボキシ基もしくはその塩を含む基、スルホ基もしくはその塩を含む基、又は、ホスホノ基もしくはその塩を含む基である、請求項1~3のいずれか1項に記載の蛍光性化合物。
  5. 前記R及びRの少なくとも1つが、カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、又は、ホスホノ基もしくはその塩である、請求項1~4のいずれか1項に記載の蛍光性化合物。
  6. 前記R及びRの少なくとも1つがスルホ基もしくはその塩である、請求項1~5のいずれか1項に記載の蛍光性化合物。
  7. 前記Q及びQが前記式(1-1)で表される基であり、
    前記R~Rが前記式(A)で表され、かつ、前記式(A)中、Lが単結合又は-SO-であり、R111が水素原子であり、
    前記Rが、前記式(A)で表され、かつ、前記式(A)中、Lが単結合、アルキレン基、アリーレン基もしくは前記式(1-1)で表される基であるか、又は、アルキレン基、アリーレン基および前記式(1-1)で表される基を組合せてなる基であり、
    前記Rが水酸基であり、
    前記環β及び環βの環員数が7であり、
    前記XがCRであり、該Rが前記式(A)で表され、かつ、前記式(A)中、 記(b)を満たす、請求項1に記載の蛍光性化合物。
    (b)前記Lがアルキレン基、アリーレン基、上記式(1-1)で表される基、式(1-3)で表される基、式(1-4)で表される基もしくは式(1-7)で表される基であるか、又は、アルキレン基、アリーレン基、上記式(1-1)で表される基、式(1-3)で表される基、式(1-4)で表される基および式(1-7)で表される基から選ばれる2種以上を組合せてなる基である
    ただし、前記式(1)で表される蛍光性化合物合物においては、前記R及びRの少なくとも1つがスルホ基もしくはその塩であるか、又は、前記R~Rの少なくとも1つがカルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、及びホスホノ基もしくはその塩の2種以上を有し、前記式(4)で表される蛍光性化合物においては、前記R及びRの少なくとも1つがスルホ基もしくはその塩であるか、又は、R~Rの少なくとも1つがカルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、及びホスホノ基もしくはその塩の2種以上を有する。
  8. 下記式(2)または式(5)のいずれかで表される請求項1~のいずれか1項に記載の蛍光性化合物。
    Figure 0007064583000084

    式中、XはCR又はNを示す。
    ~R及びQは上記式(1)又は(4)におけるR~R及びQと同義である。
    環Aは芳香族炭化水素環を示す。
    11は、アルキレン基を示す。
    ただし、環β11及び環β21の環員数はである。
  9. 下記式(3)または式(6)のいずれかで表される請求項1~およびのいずれか1項に記載の蛍光性化合物。
    Figure 0007064583000085

    式中、XはCR又はNを示す。
    ~R及びQは上記式(1)又は(4)におけるR~R及びQと同義であり、L11は上記式(2)又は(5)におけるL11と同義である。
    ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシ基を示し、nは0~4の整数である。
    ただし、環β11及び環β21の環員数はである。
  10. 前記蛍光性化合物が前記式(3)で表され、
    前記XがCRであり、該Rが前記式(A)で表され、かつ、前記式(A)中、Lが単結合、アルキレン基、アリーレン基、前記式(1-1)で表される基、式(1-3)で表される基、式(1-4)で表される基もしくは式(1-7)で表される基であるか、又は、アルキレン基、アリーレン基、前記式(1-1)で表される基、式(1-3)で表される基、式(1-4)で表される基および式(1-7)で表される基から選ばれる2種以上を組合せてなる基であり、
    前記R及びRは水素原子であり、
    前記R及びRは、前記式(A)で表され、かつ、前記式(A)中、Lが単結合又は-SO-であり、
    前記Qは、前記式(1-1)で表される基であり、
    前記L11がメチレン基であり、
    前記Rが、L11の結合位置に対してピロール環とは逆側のメタ位のみに位置し、かつ、アルコキシ基又はハロゲン原子であり、nは0または1であり、
    nが0の場合において、前記R~R、L11、Qの少なくとも1つは、カルボキシ基もしくはその塩、及びスルホ基もしくはその塩の少なくとも1種を有し、nが1の場合において、前記R~R、R、L11、Qの少なくとも1つは、カルボキシ基もしくはその塩、及びスルホ基もしくはその塩の少なくとも1種を有する、請求項に記載の蛍光性化合物。
    ただし、前記R及びRの少なくとも1つがスルホ基もしくはその塩であるか、又は、nが0の場合には前記R~Rのうち少なくとも1つが、nが1の場合には前記R~RおよびRのうち少なくとも1つが、カルボキシ基もしくはその塩、スルホ基もしくはその塩、及びホスホノ基もしくはその塩の2種以上を有する。
  11. 下記式(7)で表される請求項1~6のいずれか1項に記載の蛍光性化合物。
    Figure 0007064583000086

    前記Qが前記式(1-1)で表される基であり、
    前記R及びRが水素原子であり、
    前記R及びRが前記式(A)で表され、かつ、前記式(A)中、Lが単結合又は-SO-であり、
    前記L12がアルキレン基であり、
    前記L13がメチレン基又は前記式(1-3)で表される基であり、
    前記環β12及び環β22の環員数は7であり、
    前記XがCRであり、該Rが前記式(A)で表され、かつ、前記式(A)中、 記(b)を満たす。
    (b)前記Lがアルキレン基、アリーレン基、上記式(1-1)で表される基、式(1-3)で表される基、式(1-4)で表される基もしくは式(1-7)で表される基であるか、又は、アルキレン基、アリーレン基、上記式(1-1)で表される基、式(1-3)で表される基、式(1-4)で表される基および式(1-7)で表される基から選ばれる2種以上を組合せてなる基である
  12. 前記蛍光性化合物が抗体との結合性部位を有し、該抗体との結合性部位を、R ~R 、L 、L 、L 11 ~L 13 、Q、Q 及びQ のいずれかが有する請求項1~11のいずれか1項に記載の蛍光性化合物。
  13. 請求項1~11のいずれか1項に記載の蛍光性化合物が生体物質との結合性部位を有し、該生体物質との結合性部位を、R ~R 、L 、L 、L 11 ~L 13 、Q、Q 及びQ のいずれかが有し、該蛍光性化合物と該生体物質とが結合してなる蛍光標識生体物質からなる、バイオイメージング試薬。
  14. 前記生体物質がタンパク質、ペプチド、アミノ酸、核酸、糖鎖及び脂質のいずれかである請求項13に記載のバイオイメージング試薬
  15. 前記蛍光性化合物と前記生体物質との結合が下記i)~v)のいずれかによる結合である請求項13又は14に記載のバイオイメージング試薬
    i)ペプチド間での非共有結合又は共有結合、
    ii)蛍光性化合物中の長鎖アルキル基と生体物質中の脂質二重膜又は脂質とのファンデルワールス相互作用、
    iii)蛍光性化合物中のN-ヒドロキシスクシンイミドエステルと生体物質中のアミノ基とを反応させてなるアミド結合、
    iv)蛍光性化合物中のマレイミド基と生体物質中のスルファニル基とを反応させてなるチオエーテル結合、
    v)蛍光性化合物中のアジド基と生体物質中のアセチレン基、又は、蛍光性化合物中のアセチレン基と生体物質中のアジド基とをClick反応させてなる、トリアゾール環の形成を伴う結合
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