JPH08208619A - 重合性アクリジン誘導体および化学発光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重合性アクリジン誘導体、それらの製造方法
及び化学発光方法を提供する。 【構成】 一般式（１）： 【化２０】 （式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、置換もしくは
無置換アリール基を示す）で表わされる重合性アクリジ
ン誘導体、それらの製造方法及び化学発光方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な重合性アクリジン
誘導体、その製造方法及び化学発光方法に関する。本発
明のモノマーは各種診断薬の検出剤、各種発光プロー
ブ、非常用光源等として利用される。

【０００２】

【従来の技術】化学発光とは、原子ないし分子が、化学
反応によって生ずるエネルギーによって励起されて光を
発する現象を云う。化学発光性化合物として現在までに
種々の骨格を有するものが開発されており、ルミノー
ル、アクリジニウムエステル、シュウ酸エステルなどが
知られている（「生物発光と化学発光」今井一洋編、広
川書店出版、75〜150 ページ、1989年）。これらの化合
物は診断薬の検出剤として、あるいは非常時用の光源と
して利用されている。特にアクリジニウムエステルは現
在の化学発光物質の中でも発光量子収率約５％と高い値
を有する(J. Am. Chem. Soc.，109, 5189−5196(198
7)，“Chemiluminescence in Organic Chemistry”Spri
nger−Verlag(1987)) 。しかしながら、現在の化合物で
は１分子あたりの化学発光量が十分ではなく、より高感
度な検出剤が求められている。この解決策の一つとして
高分子化合物に多数の発光化合物を結合させた例が報告
されているが (特開昭58−61468)、ルミノールをペプチ
ドに標識したものであり、ペプチド１分子あたりの化学
発光量は低い。また重合性官能基を有する化学発光物質
は、ルミノールにビニル基を導入された例が報告されて
いるが、ポリマーにしたときの発光量は低い。 [J. Bio
lumin. Chemilumin, １． 201−203(1987)]さらにアク
リジン誘導体に重合性官能基を導入した例は無い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、新規な重合性アクリジン誘導体とその製造
方法を提供することである。更に本発明が解決しようと
する課題は、本発明の新規な重合性アクリジン誘導体の
化学発光方法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、一般式
（１）：

【０００５】

【化９】

【０００６】（式中、Ｒは炭素数で１〜20のアルキル
基、及び置換もしくは無置換アリール基を示す）で表わ
される重合性アクリジン誘導体が提供される。

【０００７】また、本発明によれば、一般式（２）：

【０００８】

【化１０】

【０００９】（式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、
置換もしくは無置換アリール基を示し、及びＸ^- はアニ
オンである）で表わされる重合性アクリジン誘導体が提
供される。

【００１０】また、本発明によれば、ｐ−スチレンスル
ホニルクロライドを、一般式（３）

【００１１】

【化１１】

【００１２】（式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、
及び置換もしくは無置換アリール基を示す）で表わされ
るアミンと反応させて、ｐ−スチレンスルホニルアミド
を生成させ、次いでこのｐ−スチレンスルホニルアミド
を９−クロロカルボニルアクリジンの酸塩と反応させる
ことより成る、一般式（１）

【００１３】

【化１２】

【００１４】（式中、Ｒは先に定義したのと同一意義を
有する）で表わされる重合性アクリジン誘導体の製造方
法が提供される。

【００１５】また、本発明によれば、ｐ−スチレンスル
ホニルクロライドを、一般式（３）

【００１６】

【化１３】

【００１７】（式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、
及び置換もしくは無置換アリール基を示す）で表わされ
るアミンと反応させてｐ−スチレンスルホニルアミドを
生成させ、次いでこのｐ−スチレンスルホニルアミドを
９−クロロカルボニルアクリジンの酸塩と反応させて、
一般式（１）

【００１８】

【化１４】

【００１９】（式中、Ｒは先に定義したのと同一意義を
有する）で表わされる重合性アクリジン誘導体を製造
し、次いでこの重合性アクリジン誘導体を、一般式
（４）

【００２０】

【化１５】

【００２１】（式中、Ｘは脱離基である）で表わされる
メチル化剤と反応させることより成る、一般式（２）

【００２２】

【化１６】

【００２３】（式中、Ｒは先に定義したのと同一意義を
有し、そしてＸ^- はアニオンである）で表わされる重合
性アクリジン誘導体の製造方法が提供される。

【００２４】また、本発明によれば、一般式（１）また
は（２）の重合性アクリジン誘導体に、過酸化水素と塩
基とを混合することにより化学発光させることを特徴と
する化学発光方法が提供される。

【００２５】以下、本発明を更に詳しく説明する。本発
明の重合性アクリジン誘導体は、一般式（１）および
（２）で表わされる。式中Ｒの具体例としてメチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシ
ル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、
フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、トリル基、キ
シリル基、メトキシフェニル基、ジメトキシフェニル
基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノフェニル基、ベンジル基、フェネチル基等
を好ましく挙げることができるが、これらに限定されな
い。式中Ｘ^- の具体例として、ふっ素原子アニオン、塩
素原子アニオン、臭素原子アニオン、沃素原子アニオ
ン、メチルサルフェートアニオン(CH₃OSO₃ ^- ) 、フルオ
ロサルフェートアニオン (FSO₃ ^- ) 、トリフルオロメチ
ルサルフェートアニオン (CF₃SO₃ ^- ) 、ペルフルオロブ
チルサルフェートアニオン (C₄F₉SO₃ ^- ) 、トリルサル
フェートアニオン (CH₃PhSO₃ ^- ) 等を好ましく挙げるこ
とができる。

【００２６】本発明の重合性アクリジン誘導体を製造す
るのには、スチレンスルホニルクロリドを原料として用
いることを特徴とする。すなわち、まずスチレンスルホ
ニルクロリドと、一般式（３）

【００２７】

【化１７】

【００２８】（式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、
及び置換もしくは無置換アリール基を示す）で表わされ
るアミンとを、塩基条件下で反応させることによりスチ
レンスルホニルアミドを生成させる。塩基としては、各
種のアルカリ金属、または水素化アルカリ金属もしくは
アルカリ金属と弱酸との塩、ならびにピリジン、トリエ
チルアミン等の有機塩基を用いることができる。スチレ
ンスルホニルクロリドとアミンとの仕込みモル比は、１
対 0.5から１対２が好ましく、特に１対１が好ましい。
また塩基の添加量は、用いるスチレンスルホニルクロリ
ドのモル数に対して、好ましくは１から10モル、特に１
から２モルが好ましい。反応を行う場合には、無溶媒で
も反応が進行するが、反応をより円滑に行わさせるため
に溶媒を用いることが好ましい。具体的には、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテル、テトラヒ
ドロフラン、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭
素、１，２−ジクロロエタン、ジメチルホルムアミド、
ジメチルスルホキシド等を好ましく挙げることができ
る。

【００２９】次に９−クロロカルボニルアクリジン塩酸
塩とスチレンスルホニルアミドとを塩基性条件下で反応
させることにより、一般式（１）で示される化合物を調
整することが可能である。反応の塩基としては各種のア
ルカリ金属、または水素化アルカリ金属もしくはアルカ
リ金属と弱酸との塩、ならびにピリジン、トリエチルア
ミン等の有機塩基を用いることができる。９−クロロカ
ルボニルアクリジン誘導体とスチレンスルホニルアミド
との仕込みモル比は、１対0.5 から１対２が好ましく特
に１対１が好ましい。また塩基の添加量は、用いるスチ
レンスルホニルアミドのモル数に対して好ましくは１か
ら10モル、特に１から２モルが好ましい。反応を行う場
合には溶媒を用いることが好ましい。具体的には、ベン
ゼン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテル、テトラ
ヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キシド等を好ましく挙げることができる。

【００３０】次に一般式（１）で示される化合物と下記
一般式（４）

【００３１】

【化１８】

【００３２】（式中Ｘは脱離基である）で示されるメチ
ル化剤を反応させることにより一般式（２）で示される
重合性アクリジン誘導体を得ることができる。この際Ｘ
として、ふっ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子、
メチルサルフェート(CH₃OSO₃) 、フルオロサルフェート
(FSO₃)、トリフルオロメタンスルホネート(CF₃SO₃)，ペ
ルフルオロブタンスルホネート(C₄F₉SO₃) 、トルエンス
ルホネート(CH₃PhSO₃)等を好ましく挙げることができ
る。一般式（１）で示される化合物とメチル化剤の仕込
みモル比は、１対１から１対1000が好ましく特に１対１
から１対100 が好ましい。反応を行う場合には、無溶媒
でも反応が進行するが反応をより円滑に行わさせるため
に溶媒を用いることが好ましい。具体的には、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、塩化メチレン、クロロホル
ム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン等を好ましく
挙げることができる。

【００３３】上述の製造工程を化学反応式で表わすと次
のとおりである。

【００３４】

【化１９】

【００３５】本発明の一般式（１）および（２）で表わ
される重合性アクリジン誘導体は、単独重合および共重
合することができる。重合の方法は、ラジカル重合、カ
チオン重合、アニオン重合のいずれも選択することがで
きる。

【００３６】本発明の化学発光方法は一般式（１）また
は（２）で表わされる重合性アクリジン誘導体に、過酸
化水素と塩基とを混合させることにより化学発光をさせ
ることができる。塩基は例えば、ナトリウムメトキシ
ド、カリウム−ｔ−ブトキシド、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水
素ナトリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシ等
を好ましく挙げることができる。本発明の化学発光方法
に用いる過酸化水素の濃度としては0.001 〜30wt％が好
ましく、特に 0.1〜30wt％が好ましい。

【００３７】

【発明の効果】本発明の重合性官能基を有するアクリジ
ン誘導体は新規化合物であり、安定性に優れた化学発光
化合物として、各種診断薬の検出剤、各種発光プロー
ブ、非常用光源等として利用することができる。また本
発明の製造方法により重合性官能基を有するアクリジン
誘導体を短時間で収率良くかつ容易に製造することがで
きる。さらに本発明の化学発光法により、前記種々の用
途に適用することが可能である。

【００３８】

【実施例】本発明を実施例及び比較例によりさらに具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。

【００３９】実施例１ ｎ−ブチルアミン3.61ｇ(0.049mol)とトリエチルアミン
4.96ｇ(0.049mol)に塩化メチレン50mlを加えた。次にｐ
−スチレンスルホニルクロリド10ｇ(0.05mol)を含む塩
化メチレン10ml溶液を０℃にて上記溶液に滴下した。30
分間攪拌後、ジエチルエーテル 200mlを添加した。析出
した沈澱を濾過により取り除き、濾液を水にて洗浄し
た。硫酸ナトリウムにて乾燥後溶媒を留去した。シリカ
ゲルクロマトグラフィー（溶離溶媒；酢酸エチル／ヘキ
サン＝1/5)にて精製した。Ｎ−ｎ−ブチルスチレンスル
ホニルアミド 11.55ｇ(0.048mol)を収率98％で得た。

【００４０】前記反応で得られたＮ−ｎ−ブチルスチレ
ンスルホニルアミド２ｇ(7.73mmol)をテトラヒドロフラ
ン70mlに溶解させた後、60wt％水素化ナトリウム油性0.
65ｇ(16.25mmol) を０℃にて添加した。室温で30分間攪
拌した後、９−クロロカルボニルアクリジン塩酸塩 1.8
ｇ(6.47mmol)を０℃にて添加した。室温で一晩攪拌後、
酢酸エチル 100mlにて抽出した。酢酸エチル層を水にて
洗浄した後、硫酸ナトリウムにて乾燥した。溶媒留去
後、シルカゲルクロマトグラフィー（溶離溶媒；酢酸エ
チル／ヘキサン＝1/5)にて精製した。Ｎ−（９−アクリ
ジンカルボニル）−Ｎ−ｎ−ブチル−スチレンスルホニ
ルアミド〔一般式（１）においてR=n-Bu〕2.05ｇ(4.61m
mol)を収率71％で得た。得られた化合物のスペクトルデ
ータを下記に示す。

【００４１】¹Ｈ−NMR (CDCl₃／TMS,δ；ppm, J；Hz) δ＝8.26−8.19 (m, 3H), 7.82−7.32 (m, 7H), 7.03−
6.51 (m, 3H),5.99, 5.75 (d,１H, J=17.5), 5.53, 5.4
2 (d, 1H, J=10.9),4.25, 3.44 (dd, 2H，J=7.9)，2.12
−2.04，1.44−1.35 (m, 2H),1.63−1.47，0.84−0.73
(m，2H),1.11，0.32(t，3H，J=7.3) FAB-MS；455 (M＋H)⁺ IR (cm^-1); neat; 2960, 1683, 1517, 1364, 1169, 108
7

【００４２】実施例２−１ 実施例１で得られたＮ−（９−アクリジンカルボニル）
−Ｎ−ｎ−ブチル−スチレンスルホニルアミド0.46ｇ
(1.04mmol)を無水ベンゼン20mlに溶解させた後、メチル
トリフルオロメタンスルホネート10ｇ(60.9mmol)を加え
た。アルゴン雰囲気下、室温で２日間攪拌した後、溶媒
を留去した。シリカゲルクロマトグラフィー（溶離溶
媒；塩化メチレン／メタノール＝20／１）にて精製する
と、Ｎ−（９−Ｎ′−メチルアクリジンカルボニル）−
Ｎ−ｎ−ブチル−スチレンスルホニルアミドトリフルオ
ロメチルサルフェート〔一般式（２）において R=n-Bu,
X^- =(CF₃SO₃ ^- ) 〕0.37ｇ(0.61mmol)が収率59％で得ら
れた。化合物のスペクトルデータを下記に示す。

【００４３】¹Ｈ−NMR (DMSO-d₆／TMS,δ；ppm, J, Hz)
8.92−7.31 (m, 12H),6.95, 6.79 (dd, 1H, J=11.1, 1
7.8), 6.19, 6.03 (d, 1H, J=17.8),5.58, 5.55 (d, 1
H, J=11.1), 4.94, 4.91 (s, 3H),4.21, 3.55 (dd,2H
，J=7.9)，1.96−1.87，1.50−1.44 (m, 2H)，1.55−
1.47，0.95−0.08 (m, 2H)，1.03，0.53 (t, 3H, J=7.
3) FAB-MS ; positive 459 (M-CF₃SO₃ ^- ) ⁺, negative 1
49 (CF₃SO₃ ^- ) IR (cm^-1); KBr；3526，2963，2875，1677，1613，155
6，1463，1416，1376，1263，1164，1087，1031

【００４４】実施例２−２ 実施例１で得られた中間体Ｎ−（９−アクリジンカルボ
ニル）−Ｎ−ｎ−ブチル−スチレンスルホニルアミド88
mg(0.198mmol) を無水塩化メチレン６ｍｌに溶解させた
後、メチルフルオロスルホネート40μｌ(0.51mmol)を−
20℃で加えた。アルゴン雰囲気下、室温で２日間攪拌し
た後、ジエチルエーテル90ml中に滴下した。析出した沈
澱を濾過により取り出し、シリカゲルクロマトフラフィ
ー（溶離溶媒；塩化メチレン／メタノール＝20／１）に
て精製すると、Ｎ−（９−Ｎ′−メチルアクリジンカル
ボニル）−Ｎ−ｎ−ブチル−スチレンスルホニルアミド
フルオロサルフェート〔一般式（２）において X^- ＝FS
O₃ ^- 〕34mg(0.061mmol) が収率31％で得られた。化合物
のスペクトルデータを下記に示す。

【００４５】FAB−Ms；positive 459 (M-FSO₃ ^- ) ⁺，n
egative 99（FSO₃ ^- )

【００４６】実施例３ 実施例２−１で得られたＮ−（９−Ｎ′−メチルアクリ
ジンカルボニル）−Ｎ−ｎ−ブチル−スチレンスルホニ
ルアミドトリフルオロメチルサルフェートをメタノール
で各々の濃度に希釈した。この希釈液25μｌを試験管に
計り取り、0.5wt％の過酸化水素を含む 0.1Ｎ硝酸水溶
液300 μｌを加え、発光試験器（アロカルミネッセンス
リーダ−ＢＬＲ 201）内にセットした。外部より0.25Ｎ
の水酸化ナトリウム水溶液 300μｌを加え、１分間発光
を測定した。濃度の異なる３点を同様に測定し、その傾
きからＮ−（９−Ｎ′−メチルアクリジンカルボニル）
−Ｎ−ｎ−ブチル−スチレンスルホニルアミドトリフル
オロメチルサルフェートの１mol あたりの発光量を算出
した。その結果を表１に示す。比較例１と比較して同等
の発光量を有していることがわかる。

【００４７】比較例１ 実施例３で用いたＮ−（９−Ｎ′−メチルアクリジンカ
ルボニル）−Ｎ−ｎ−ブチル−スチレンスルホニルアミ
ドトリフルオロメチルサルフェートの代わりに10−Ｎ−
メチル−９−フェノキシカルボニルアクリジニウムメト
サルフェートを用いた以外は実施例３と同様に試験し
た。その結果を表１に示す。

【００４８】表１ 例 発光量 (counts／mol) ──────────────────────── 実施例３ 1.23×10¹⁷ 比較例１ 1.19×10¹⁷

【００４９】参考例 実施例２−１で得られたＮ−（９−Ｎ′−メチルアクリ
ジンカルボニル）−Ｎ−ｎ−ブチル−スチレンスルホニ
ルアミドトリフルオロメチルサルフェート9.6mg (16μm
ol)とメタクリルアミド89.9mg (1060μmol)とトリエチ
ルアミン4.8mg(47 μmol)およびアゾビスイイソブチロ
ニトリル1.5mg(９μmol)をメタノール２mlに溶解させた
後、脱気封管した。60℃、30時間重合させた後、沈澱物
を遠心分離(2000rpm，５min)により取り出した。メタノ
ール２mlで３回洗浄を繰り返したのち、 1.2Ｎ HCl 水
溶液２mlに溶解させた。この水溶液をメタノールに滴下
し、沈澱物を得た。遠心分離(2000rpm，５min)により取
り出し、メタノール２mlで２回洗浄を繰り返したのち減
圧下で乾燥した。60mgの目的のポリマーを得た。

【００５０】分子量7500（ポリエチレングリコール換
算） 発光量 (counts／mol) 2.2×10¹⁷

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（１）： 【化１】 （式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、及び置換もし
   くは無置換アリール基を示す）で表わされる重合性アク
   リジン誘導体。
2. 【請求項２】 一般式（２）： 【化２】 （式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、置換もしくは
   無置換アリール基を示し、及びＸ^- はアニオンである）
   で表わされる重合性アクリジン誘導体。
3. 【請求項３】 ｐ−スチレンスルホニルクロライドを、
   一般式（３） 【化３】 （式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、及び置換もし
   くは無置換アリール基を示す）で表わされるアミンと反
   応させて、ｐ−スチレンスルホニルアミドを生成させ、
   次いでこのｐ−スチレンスルホニルアミドを９−クロロ
   カルボニルアクリジンの酸塩と反応させることより成
   る、一般式（１） 【化４】 （式中、Ｒは先に定義したのと同一意義を有する）で表
   わされる重合性アクリジン誘導体の製造方法。
4. 【請求項４】 ｐ−スチレンスルホニルクロライドを、
   一般式（３） 【化５】 （式中、Ｒは炭素数１〜20のアルキル基、及び置換もし
   くは無置換アリール基を示す）で表わされるアミンと反
   応させてｐ−スチレンスルホニルアミドを生成させ、次
   いでこのｐ−スチレンスルホニルアミドを９−クロロカ
   ルボニルアクリジンの酸塩と反応させて、一般式（１） 【化６】 （式中、Ｒは先に定義したのと同一意義を有する）で表
   わされる重合性アクリジン誘導体を製造し、次いでこの
   重合性アクリジン誘導体を、一般式（４） 【化７】 （式中、Ｘは脱離基である）で表わされるメチル化剤と
   反応させることより成る、一般式（２） 【化８】 （式中、Ｒは先に定義したのと同一意義を有し、そして
   Ｘ^- はアニオンである）で表わされる重合性アクリジン
   誘導体の製造方法。
5. 【請求項５】 上記一般式（１）または（２）の重合性
   アクリジン誘導体に、過酸化水素と塩基とを混合するこ
   とにより化学発光させることを特徴とする化学発光方
   法。