KR100399370B1 - 아크리디늄 화합물 및 이를 이용한 화학발광 조성물 - Google Patents

아크리디늄 화합물 및 이를 이용한 화학발광 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학발광제로 이용할 수 있는 아래 화학식 1로 표시된 신규의 아크리디늄 화합물 및 그 용도에 관한 것이다.
화학식 1
상기식에서, R1은 메틸 또는 벤질옥시카르보닐에틸기, X는 탄소 또는 질소, R2,R3은 수소, 메틸, 니트로 또는 풀루오로기, R4는 수소, 풀루오로, 메틸 또는 벤질옥시카르보닐메틸기를 나타내고, n은 1 또는 2이다.

Description

아크리디늄 화합물 및 이를 이용한 화학발광 조성물{ACRIDINIUM COMPOUNDS AND CHEMILUMINOGENIC LABEL COMPOSITION THEREOF}
본 발명은 화학발광작용을 갖는 신규의 아크리디늄 화합물 및 이를 이용한 화학발광 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화학발광용의 아크리디늄 화합물 및 그 조성물에 관한 것이다.
화학식 1
상기식에서, R1은 메틸 또는 벤질옥시카르보닐에틸기, X는 탄소 또는 질소, R2,R3는 수소, 메틸, 니트로 또는 풀루오로기, R4는 수소, 풀루오로, 메틸 또는 벤질옥시카르보닐메틸, n은 1 또는 2이다.
화학발광의 현상은 산화 가능한 유기 화합물들의 특성적인 현상이다. 루미놀(luminol)에 의해 화학발광 현상이 1928년에 처음 발견된 이후, 이와 유사한 현상을 나타내는 물질들에 대한 연구가 꾸준히 진행되어 왔다. 화학발광을 내는 화합물로서는 루미놀 (a) Klingler, W. et al.,Trends in analytical Chemistry.,1983, 2, 132. (b)M. M. et al.,Mikrochim.Acta.,1991, Ⅱ, 157. (c) White, E. H. et al.,Luminol chemiluminescence,Chemi- and Bioluminescence(J. G. Burr, Ed.)], 이소루미놀(isoluminol) (a) Guarna, A. et al.,Bioorganic Medicinal Chemistry Letters.,1996, 6, 1997. (b) Klingler, W. et al.,Steroids.,1983, 42, 123], 퍼옥시옥살레이트(peroxyoxalate) (a) Sigvardson, K. W.,Anal.Chem.,1984, 56, 1096. (b) Grayeski, M. L.Chemiluminescence analysis in solution,in Chemi-and Bioluminescence(J. G. Burr, Ed.)], 디옥시테인(dioxetane) [(a) White, E. H. et al.,J.Am.Chem.Soc.,1964, 86, 5686. (b) McCapra, F. et al.,Tetrahedron Lett.,1964, 3167. (c) Thomas, A. H. et al.,J.Am.Chem.Soc.,1967, 89, 7148], 아크리디늄 에스테르 [(a) Week, I. et al.,Clin. Chem.,1983, 29, 1474. (b) Janet, S. et al.,Anal.Chem.,1992, 64, 1140. (c) Sato, N.;Tetrahetron Lett.,1996, 37, 8519. (d) Akhavan-Tafti, H. et al.,J. Org. Chem., 1998, 63, 930. (e) White, E. H.,J.Am.Chem.Soc.,1987, 109, 5189. (f) Nelson. et al.,Biochem.,1996, 35, 8429], 그리고 Ru(bpy)3 2+[(a) Rubenstein, I. et al.,Anal.Chem.,1983, 55, 1580. (b) Edge,D. et al.,Anal.Chem.,1984, 56, 2413. (c) Noffsinger, J. B. et al.,Anal.Chem.,1987, 59, 865. (d) Noffsinger, J. B. et al.,J.Chromatogr.,1987, 387, 520. (e) B, J. DiCesare. et al.,BioTechniques.,1993, 15, 152. (f) Blackburn, G. F. et al.,Clin.Chem., 1991, 37, 1534. (g) Kenten, J. H. et al.,Clin.Chem., 1991, 37, 1626. (h)W. Y. Lee.,Mikrochim.Acta.,1997, 127, 19] 등을 들 수 있다. 이러한 화합물들의 화학발광현상은 최근에 이르러 면역측정법에 이용되기 시작했으며 90년대 이후 활발한 연구가 여러 선진 연구진에 의해 진행 중이다 [Kricka, L. J.,Clin.Chem.,1991, 37, 1472].
루미놀과 이소루미놀은 면역 분석법에의 응용시 금속 촉매제를 보조로 사용하는데 [Seits, W. R.,CRC Crit.Rev.Anal.Chem.,1981, 13, 1], 이 경우 감도가 감소하거나 단백질에 부착시 상대적으로 낮은 활성을 보임으로 그 응용분야가 감소하는 추세이다. 또한 이들 화합물 자체의 불안정성도 문제가 되고 있다. 반면에 아크리디늄 에스테르는 금속촉매제를 사용하지 않을 뿐만 아니라 화합물 자체가 안정한 물질로서 빛 방출의 양자 수율도 높아 면역 측정법에의 응용에 대해 연구된 결과, 다양한 화합물이 합성되어 사용되는 중이다. 80년대 이후 연구가 시작된 디옥시테인 계열의 화합물에 의한 화학발광의 현상도 많은 연구가 진행되었다[Hadd A. G. et al.,J.Org.Chem.,1998, 63, 3023 등].
또 다른 예로서 최근 루미겐(Lumigen)[Akhavan-Tafti, H. et al.,J. Org. Chem., 1998, 63, 930]과 비슷한 아크리디늄 에스테르의 유도체가 다수 합성되어 면역 분석법에 이용되고 있다. 아크리디늄 에스테르는 루미놀과는 달리 촉매제가필요치 않을 뿐 아니라 대단히 안정하며, 발광되는 빛(λmax= 430 nm)의 양이 많고 반응시간이 짧아 검출이 용이한 것으로 알려져 있다.
또한 퍼옥시옥살레이트의 경우는 아래의 예시 반응에 의해 확인할 수 있는 바와 같이, 유기 용매에서 비교적 높은 양자 수율(20-30%) 화학발광제로 알려져 있으며, 그 이외에도 최근에 이르러 루테늄 착물을 이용한 전기 화학적 발광법에 대한 연구도 활발히 진행되는 중이다.
루미놀이나 이소루미놀은 앞에서 언급한 바와 같이 면역 분석법에 사용하기에는 화합물의 안정성과 발광의 효율성이 문제가 되며, 디옥시테인 계열 화합물은 양자 수율은 좋으나 4각형 고리형성 반응에서 센시톡스(Sensitox)와 1000-W의 고압 나트륨 광원을 써야하기 때문에 실용화시키기에는 어려움이 있다.
반면 아크리디늄 에스테르 유도체는 발광효율이 좋고 안정성이 있어 이를 이용한 화학발광 제재가 많이 개발되었는바, 그 선기술 예로는 미합중국특허 제5,670,644A, 제5,594,112, 제5,438,139, 제5,670,644, 제6,018,047, 제5,521,103, 제4,946,958, 제5,656,426, 제5,595,875, 제5,449,556, 제4,745,181, 제5,565,570, 제5,543,524, 제5,468,646, 제5,669,819, 제5,290,936, 제5,284,951호 및 유럽특허 제0216553, 제0082636호가 있다. 또 화이트, 이. 에이치.는 페녹시기에 치환기가 없는 아크리디늄 에스테르 화학발광제를 보고한바 있다(White, E. H.,J.Am.Chem.Soc.,1987, 109, 5189). 그러나 이들 선기술의 아크리디늄 화합물들은 만족스러운 화학발광 효과를 기대할 수가 없다.
본 발명은 발광효율이 뛰어나며 안정성이 좋은 아크리디늄 에스테르 구조를 기본으로 하는 새로운 형태의 화학발광제와 관련된다.
이에 본 발명자들은 기존의 발광물질에 비해 발광효과가 우수한 새로운 화학발광 제재를 얻을 목적으로 발광작용기인 페녹시 작용기를 변화시켜 다양한 새로운 아크리디늄 화합물을 제조하고 발광효과를 시험한 결과, N-10이 메틸기로 치환된 아크리디늄 에스테르의 경우 페녹시기에 전자 끌개 작용기가 달린 것이 화학발광 효과가 기존의 페녹시기에 치환기가 없는 아크리디늄 에스테르에 비해 증대됨을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 안정적이고 발광효율이 증대된 새로운 유형의 화학발광 제 화합물을 개발하는데 있다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 합성이 간편하고 제조비용이 저렴한 아크리디늄 에스테르 화학발광제 화합물 및 이를 이용한 화학빌광 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명에서는 상업적으로 구입이 가능한 9-아크리딘 산을 초기 물질로 사용하고 개시 작용기나 단백질 부착기는 N-10의 위치 또는 에스테르 작용기에 도입하여 합성단계를 최소화하고, 또한 아크리디늄 에스테르에서 발광이 가능하도록 전자 이동을 유도하는 핵심 작용기인 페녹시 작용기를 변화시켜 발광의 효율성을 테스트하는 수많은 연구 끝에 새로운 유형의 화학발광제를 개발하게 되었는데, 개발된 신물질 중에도 특히, 아크리디늄 에스테르의 페녹시 위치를 피리딜옥시로 변환시킨 본 발명 신물질은 화학발광효과나 안정성이 종래 아크리디늄 화합물보다 양호하여 화학발광 면역 진단시약으로 적합함을 발견하게 되었다.
이에 따라, 본 발명자들은 화학발광 면역 진단 영역의 자동화 진단 시스템 개발에 핵심기술로서 화학 진단제재 시약인 신규의 아크리디늄 화합물을 발명하게된 것이다.
본 발명은 하기 화학식 1의 화학발광용 아크리디늄 화합물과 관련된다.
상기식에서, R1은 메틸기 또는 벤질옥시카르보닐에틸기; X는 탄소 또는 질소; R2,R3은 수소, 풀루오로, 메틸기 또는 니트로기; R4는 수소, 풀루오로, 메틸기또는 벤질옥시카르보닐에틸기를 나타내고; n은 1 또는 2이다.
본 발명에서 특히 화학발광효과가 뛰어난 화합물은 페녹시 작용기에 풀루오로가 2개 치환된 화합물이다.
본 발명에 따르는 화학식 1 화합물의 대표적인 예로는 다음과 같은 화합물들이 있다.
4′-풀루오로-2′-메틸페닐 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(1)
4′-풀루오로-2′-니트로페닐 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(2)
2′, 4′-디풀루오로페닐 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(3)
페닐 10-벤질옥시카르보닐에틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로술포네이트(4)
4′-풀루오로-2′-니트로페닐 10-벤질옥시카르보닐에틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로술포네이트(5)
1′-메틸피리딘-4′-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(6)
1′-메틸피리딘-4′-일 10-아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)(7)
1′-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4′-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(8)
1′-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4′-일 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)(9)
본 발명에 따르는 상기 화학식 1의 화합물들 중 아크리디늄 화합물1-5는 종래의 방법[(a) Week, I. et al.,Clin. Chem.,1983, 29, 1474. (b) Sato, N.;Tetrahetron Lett.,1996, 37, 8519. (c) Akhavan-Tafti, H. et al.,J. Org. Chem., 1998, 63, 930]에 따라 합성한 것이다.
본 발명의 제조방법을 반응도식으로 나타내면 다음 반응식 1 및 2와 같다.
상기 반응식 1에서, R1은 메틸 또는 벤질옥시카르보닐에틸기를 나타내고, R2,R3은 수소, 메틸, 니트로 또는 풀루오로기를 나타내고, R4는 수소 또는 풀루오로기를 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다.
아크리디늄 에스테르 화합물의 합성은 반응식 1에 예시하였다.
9-아크리딘 산을 클로로포름용매하에서 티오닐클로라이드와 반응시켜 얻어지는 카르보닐 클로라이드를 디클로로메탄에 용해시켜 염기인 트리에틸아민, 촉매인 4-디메틸아미노피리딘(DMAP)의 존재하에 페놀, 4-풀루오로-2-메틸페놀, 4-풀루오로-2-니트로페놀, 또는 2,4-디풀루오로페놀과 반응시켜 아크리딘 에스테르(A,B,C,D)를 얻는다.
아크리딘 에스테르의 N-10 위치에 메틸기를 도입시키기 위해, 아크리딘 에스테르(A~C)를 디클로로메탄에 용해시키고 메틸 트리풀루오로술포네이트를 가하고 실온에서 반응시킨 후 소량의 무수 에테르를 가하고 여과하여 황색 고체 아크리디늄 화합물(1,2,3)을 얻었다.
또한 아크리디늄 화합물(4,5)을 얻기 위해 우선 아크리디늄 화합물의 N-10위치에 도입할 치환기인 벤질옥시카르보닐메틸 트리플루오로술포네이트 (E, TfOCH2COOCH2C6H5)와 벤질옥시카르보닐에틸 트리플루오로술포네이트 [F, TfO(CH2)2COOCH2C6H5]를 문헌상에 알려진 방법에 의해서 합성하였다 [(a), S. et al.,J.Antibiotics.,1992, 45, 1139. (b)Vedejs, E. et al.,J.Org.Chem.,1977, 42, 3109].
이로부터 얻어진 상기 화합물 (F)를 아크리딘 화합물의 N-10 위치에 도입하기 위해, 아크리딘 에스테르(B,D)를 디클로로메탄에 용해시키고 벤질옥시카르보닐에틸 트리풀루오로메탄술포네이트(F)를 가하고 실온에서 반응시킨 후 소량의 에테르를 가한 후 여과하여 황색고체 아크리디늄 화합물(4,5)를 얻었다.
다음은 4`-피리딜 아크리디늄 에스테르의 제조 방법을 자세히 설명한다. 이는 상기 반응식 2에 예시하였다. 9-아크리딘 산을 클로로포름용매하에서 티오닐클로라이드와 반응시켜 얻어지는 카르보닐 클로라이드를 디클로로메탄에 용해시켜 염기인 트리에틸아민, 촉매인 4-디메틸아미노피리딘(DMAP)의 존재하에 4-히드록시피리딘과 반응시켜 4`-피리딜 아크리딘-9-카르복시레이트(G)를 얻었다.
1`-메틸피리딘-4`-일 10-아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)(7)을 제조하기 위해 상기에서 만들어진 화합물 4`-피리딜 아크리딘-9-카르복시레이트(G)를 디클로로메탄에 용해시키고 메틸 트리풀루오로메탄술포네이트를 가하고 실온에서 반응시킨 후 소량의 에테르를 가한 후 여과하여 황색고체를 얻었다. 메틸 트리풀루오로메탄술포네이트를 2.8당량 사용할 경우 1`-메틸피리딘-4`-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(6)을 얻었고, 메틸 트리풀루오로메탄술포네이트를 10당량 사용할 경우 1`-메틸피리딘-4`-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(6)과 1`-메틸피리딘-4`-일 10-아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)(7)의 비율이 1:2.5인 조성물을 얻었다.
1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(8)을 제조하기 위해 상기에서 만들어진 화합물 4`-피리딜 아크리딘-9-카르복시레이트(G)를 디클로로메탄에 용해시키고 벤질옥시카르보닐메틸 트리플루오로메탄술포네이트(E)를 가하고 실온에서 반응시킨 후, 소량의 에테르를 가하고 여과하여 황색고체 1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(8)을 얻었다.
1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)(9)을 제조하기 위해 상기에서 만들어진 화합물 1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(8)을 디클로로메탄에 현탁시키고 메틸 트리풀루오로메탄술포네이트를 가하고 실온에서 반응시킨 후, 에테르를 가하고 여과하여 황색고체를 얻었다. 이 황색고체를 과량의 에테르로 씻어 초기물질인 1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(8)과 1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)(9)의 비율이 1:1.8인 조성물을 얻었다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 이들에 의해서 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
4`-풀루오로-2`-메틸페닐 아크리딘-9-카르복시레이트(A)의 제조
9-아크리딘 산 (0.46 g, 2.0 mmol)을 20 ml 클로로포름에 현탁시키고 티오닐클로라이드(0.73 ml, 10 mmol)를 가하고 하루 밤 환류시켰다. 현탁상태에서 투명한 용액으로 되면 반응을 종결하고 농축했다. 생성된 카르보닐 클로라이드는 정제과정이 필요 없이 다음 반응에 사용하였다 (수율 99%). 생성된 카르보닐 클로라이드를 20 ml 디클로로메탄에 용해시키고 4-풀루오로-2-메틸페놀 (252 mg, 2.0 mmol), 트리에틸아민 (1.12 ml, 8.0 mmol), 4-디메틸아미노피리딘(DMAP) (24 mg, 0.2 mmol)를 가했다.
반응 액을 실온에서 4 시간 동안 교반하고 1 N 염산으로 중화시킨 후 5% 중탄산나트륨 수용액 100 ml를 두 번에 나누어 세척하고 다시 50 ml 포화 소금물 용액으로 세척했다. 유기 층은 무수망초로 건조하고 농축한 후 핵산과 에틸아세테이트의 전개 액으로 칼럼분리를 하여 백색에 가까운 연 황색 고체를 511 mg을 얻었다.
수율 77%.
융점: 147-148℃
IR(KBr) 3058, 1755, 1495, 1352, 1169 cm-1
1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ: 2.39 (s, 3H), 7.04-7.11 (m, 2H), 7.42-7.47 (m, 1H), 7.65-7.72 (m, 2H), 7.83-7.79 (m, 2H), 8.24 (d, 2H), 8.33 (d, 2H).
GC/MS m/z(relative intensity) 331 (M+, 10), 206 (100), 178 (71), 151 (22).
실시예 2.
4`-풀루오로-2`-니트로페닐 아크리딘-9-카르복시레이트(B)의 제조
9-아크리딘 산 (0.46 g, 2.0 mmol)을 20 ml 클로로포름에 현탁시키고 티오닐클로라이드(0.73 ml, 10 mmol)를 가하고 하루 밤 환류시켰다. 현탁상태에서 투명한 용액으로 되면 반응을 종결하고 농축했다. 생성된 카르보닐 클로라이드는 정제과정이 필요 없이 다음 반응에 사용하였다. 생성된 카르보닐 클로라이드를 20 ml 디클로로메탄에 용해시키고 4-풀루오로-2-니트로페놀 (314 mg, 2.0 mmol), 트리에틸아민 (1.1 ml, 8.0 mmol), 4-디메틸아미노피리딘(DMAP) (24 mg, 0.2 mmol)를 가했다.
반응 액을 실온에서 1 시간 동안 교반하고 1 N 염산으로 중화시킨 후 5% 중탄산나트륨 수용액 100 ml를 두 번에 나누어 세척하고 다시 50 ml 포화 소금물 용액으로 세척했다. 유기 층은 무수망초로 건조하고 농축한 후 핵산과 에틸아세테이트의 전개 액으로 칼럼분리를 하여 연 황색 고체를 581 mg을 얻었다.
수율 80%.
융점: 173-174℃
IR(KBr) 3007, 1770, 1546, 1357, 1164 cm-1
1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ: 7.53-8.38 (m, 11H).
GC/MS m/z(relative intensity) 362 (M+, 14), 206 (100), 178 (74), 151 (20).
실시예 3.
2`,4`-디풀루오로페닐 아크리딘-9-카르복시레이트(C)의 제조
9-아크리딘 산 (1.12 g, 5.0 mmol)을 50 ml 클로로포름에 현탁시키고 티오닐클로라이드(1.77 ml, 25 mmol)를 가하고 하루 밤 환류시켰다. 현탁상태에서 투명한 용액으로 되면 반응을 종결하고 농축했다. 생성된 카르보닐 클로라이드는 정제과정이 필요 없이 다음 반응에 사용하였다. 생성된 카르보닐 클로라이드를 150 ml 디클로로메탄에 용해시키고 2,4-디풀루오로페놀 (0.48 ml, 2.0 mmol), 트리에틸아민 (2.8 ml, 20 mmol), 4-디메틸아미노피리딘(DMAP) (61 mg, 0.5 mmol)를 가했다.
반응 액을 실온에서 13 시간 동안 교반하고 1 N 염산으로 중화시킨 후 5% 중탄산나트륨 수용액 100 ml를 두 번에 나누어 세척하고 다시 50 ml 포화 소금물 용액으로 세척했다. 유기 층은 무수망초로 건조하고 농축한 후 핵산과 에틸아세테이트의 전개 액으로 칼럼분리를 하여 연 황색 고체를 1.37 g을 얻었다.
수율 82%.
융점: 214-217℃
IR(KBr) 3024, 1755, 1512, 1190 cm-1
1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ: 7.00-7.17 (m, 1H), 7.09-7.18 (m, 1H), 7.36-7.45 (m, 1H), 4.66-7.73 (m, 2H), 7.82-7.90 (m, 2H), 8.24 (d, 2H), 8.32 (d, 2H).
GC/MS m/z(relative intensity) 331 (M+, 10), 206 (100), 178 (71), 151 (22).
실시예 4.
9-페닐 아크리딘-9-카르복시레이트(D)의 제조
9-아크리딘 산 (0.5 g, 2.17 mmol)을 20 ml 클로로포름에 현탁시키고 티오닐클로라이드(0.8 ml, 11 mmol)를 가하고 하루 밤 환류시켰다. 현탁상태에서 투명한 용액으로 되면 반응을 종결하고 농축했다. 생성된 카르보닐 클로라이드는 정제과정이 필요 없이 다음 반응에 사용하였다. 생성된 카르보닐 클로라이드를 30 ml 디클로로메탄에 용해시키고 페놀 (223 mg, 2.37 mmol), 트리에틸아민 (1.2 ml, 8.61 mmol), 4-디메틸아미노피리딘(DMAP) (26 mg, 0.22 mmol)를 가했다.
반응 액을 실온에서 4 시간 동안 교반하고 1 N 염산으로 중화시킨 후 5% 중탄산나트륨 수용액 100 ml를 두 번에 나누어 세척하고 다시 50 ml 포화 소금물 용액으로 세척했다. 유기 층은 무수망초로 건조하고 농축한 후 핵산과 에틸아세테이트의 전개 액으로 칼럼분리를 하여 백색에 가까운 연 황색 고체를 556 mg을 얻었다.
수율 86%.
융점: 190-191℃
IR(KBr) 3058, 1755, 1199, 1179 cm-1
1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ: 7.29-7.83 (m, 9H), 8.15-8.28 (m, 4H).
GC/MS m/z(relative intensity) 299 (M+, 16), 206 (100), 178 (68), 151(20).
실시예 5.
4`-피리딜 아크리딘-9-카르복시레이트(G)의 제조
9-아크리딘 산 (0.3 g, 1.0 mmol)을 10 ml 클로로포름에 현탁시키고 티오닐클로라이드(0.36 ml, 5 mmol)를 가하고 하루 밤 환류시켰다. 현탁상태에서 투명한 용액으로 되면 반응을 종결하고 농축했다. 생성된 카르보닐 클로라이드는 정제과정이 필요 없이 다음 반응에 사용하였다. 생성된 카르보닐 클로라이드를 30 ml 디클로로메탄에 용해시키고 4-히드록시피리딘 (95 mg, 1.0 mmol), 트리에틸아민 (0.56 ml, 4.0 mmol), 4-디메틸아미노피리딘(DMAP) (12 mg, 0.1 mmol)를 가했다.
반응 액을 실온에서 4 시간 동안 교반하고 1 N 염산으로 중화시킨 후 5% 중탄산나트륨 수용액 100 ml를 두 번에 나누어 세척하고 다시 50 ml 포화 소금물 용액으로 세척했다. 유기 층은 무수망초로 건조하고 농축한 후 핵산과 에틸아세테이트의 전개 액으로 칼럼분리를 하여 연 황색 고체를 158 mg을 얻었다.
수율 53%.
융점: 191-193℃
IR(KBr) 3068, 1749, 1581, 1189, 1164 cm-1
1H NMR(300 MHz, CDCl3) δ: 7.40-7.43 (m, 2H), 7.58-7.70 (m, 2H), 7.78-7.85 (m, 2H), 8.10 (d, 2H) ,8.30 (d, 2H), 8.73 (d, 2H).
GC/MS m/z(relative intensity) 300 (M+, 23), 206 (100), 178 (76), 151 (22).
실시예 6.
4`-풀루오로-2`-메틸페닐 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(1)의 제조
4`-풀루오로-2`-메틸페닐 아크리딘-9-카르복시레이트(A) (45 mg, 0.13 mmol)를 2 ml 디클로로메탄에 용해시키고 메틸 트리풀루오로술포네이트 (0.15 ml, 1.34 mmol)를 가하고 실온에서 43 시간 반응시킨 후 소량의 무수 에테르를 가하고 여과하여 황색 고체 58 mg을 얻었다.
수율 87%.
융점: 204-206℃
IR(KBr) 3460, 1755, 1276, 1210, 1164, 1013 cm-1
1H NMR(300 MHz, DMSO) δ: 2.34 (s, 3H), 4.95 (s, 3H), 7.23-7.42 (m, 2H), 7.75-8.64 (m, 7H), 8.95 (d, 2H).
실시예 7.
4`-풀루오로-2`-니트로페닐 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(2)의 제조
4`-풀루오로-2`-니트로페닐 아크리딘-9-카르복시레이트(B) (36 mg, 0.1 mmol)를 2 ml 디클로로메탄에 용해시키고 메틸 트리풀루오로술포네이트 (0.113 ml,1.0 mmol)를 가하고 실온에서 24 시간 반응시킨 후 소량의 무수 에테르를 가하고 여과하여 황색 고체 49 mg을 얻었다.
수율 93%.
융점: 202-218℃
IR(KBr) 3471, 1775, 1546, 1261, 1149, 1013 cm-1
1H NMR(300 MHz, DMSO) δ: 4.97 (s, 3H), 7.81-8.59 (m, 7H), 8.69 (d, 2H), 8.97 (d, 2H).
실시예 8.
2`,4`-디풀루오로페닐 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(3)의 제조
2`,4`-디풀루오로페닐 아크리딘-9-카르복시레이트(C) (67 mg, 0.2 mmol)를 2 ml 디클로로메탄에 용해시키고 메틸 트리풀루오로술포네이트 (0.223 ml, 2.0 mmol)를 가하고 실온에서 24 시간 반응시킨 후 소량의 무수 에테르를 가하고 여과하여 황색 고체 92 mg을 얻었다.
수율 92%.
융점: 230-237℃
IR(KBr) 3508, 3053, 1767, 1508, 1377, 1263, 1165, 1032 cm-1
1H NMR(300 MHz, DMSO) δ: 4.97 (s, 3H), 7.3-8.34 (m, 5H), 8.52-8.60 (m,4H), 8.97 (d, 2H).
실시예 9.
페닐 10-벤질옥시카르보닐에틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로술포네이트(4)의 제조
9-페닐 아크리딘-9-카르복시레이트(D) (68 mg, 0.23 mmmol)를 2.3 ml 디클로로메탄에 용해시키고 벤질옥시카르보닐에틸 트리풀루오로메탄술포네이트 (212 mg, 0.68 mmol)를 가한 후 실온에서 48 시간 교반하였다. 소량의 에테르로 가한 후 여과하여 황색고체 86 mg을 얻었다.
수율 61%.
융점: 162℃에서 분해되기 시작함.
IR(KBr) 2841, 1764, 1639, 1293, 1244, 1206, 1028 cm-1
1H NMR(300 MHz, DMSO) δ: 3.34 (t, 2H), 5.20 (s, 2H), 5.73 (t, 3H), 7.34-8.97 (m, 18H).
실시예 10.
4`-풀루오로-2`-니트로페닐 10-벤질옥시카르보닐에틸아크리디늄-9-카르복시레이트 트리풀루오로술포네이트(5)의 제조
4`-풀루오르-2`-니트로페닐 아크리딘-9-카르복시레이트(B) (36 mg, 0.1 mmmol)를 2 ml 디클로로메탄에 용해시키고 벤질옥시카르보닐에틸 트리풀루오로메탄술포네이트 (34 mg, 0.11 mmol)를 가한 후 실온에서 9 일간 교반하였다. 소량의 에테르로 가한 후 여과하여 황색고체 27 mg을 얻었다.
수율 40%.
융점: ℃
IR(KBr) 3493, 3086, 2814, 1759, 1732, 11539, 1267, 1030 cm-1
1H NMR(300 MHz, DMSO) δ: 3.25-3.40 (m, 2H), 5.70-5.80 (m, 2H), 7.25-9.00 (m, 16).
실시예 11.
1`-메틸피리딘-4`-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(6)의 제조
4`-피리딜 아크리딘-9-카르복시레이트 (155 mg, 0.5 mmol)를 8 ml 디클로로메탄에 용해시키고 메틸 트리풀루오로메탄술포네이트 (0.17 ml, 1.5 mmol)를 가하고 실온에서 2 시간 반응시킨 후 소량의 무수 에테르를 가하고 여과하여 황색 고체 187 mg을 얻었다.
수율 77%
융점: 175℃에서 분해되기 시작함.
IR(KBr) 3412, 3298, 3049, 2718, 1767, 1636, 1269, 1026 cm-1
1H NMR(300 MHz, DMSO) δ: 4.13 (s, 3H), 7.24 (d, 2H), 7.73(t, 2H), 7.96(t, 2H), 8.18 (d, 2H), 8.26 (d, 2H), 8.46(d, 2H), 8.58(d, 2H).
실시예 12.
1`-메틸피리딘-4`-일 10-아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)(7)의 제조
4`-피리딜 아크리딘-9-카르복시레이트 (126 mg, 0.4 mmol)를 6.6 ml 디클로로메탄에 용해시키고 메틸 트리풀루오로메탄술포네이트 (0.45 ml, 4 mmol)를 가하고 실온에서 45 시간 반응시킨 후 소량의 무수 에테르를 가하고 여과하여 황색 고체 217 mg을 얻었다.
수율 86% {피리딘쪽에만 메틸기가 달린 화합물(6)과 1`-메틸피리딘-4`-일 10-아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)의 비율이 1:2.5}.
1H NMR(300 MHz, DMSO) δ: 4.08 (s, 3H), 4.87 (s, 3H), 7.27 (d, 4H), 7.85-8.58 (m, 6H), 8.8 (d, 2H).
실시예 13.
1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(8)의 제조
4`-피리딜 아크리딘-9-카르복시레이트 (400 mg, 1.33 mmmol)를 12 ml 디클로로메탄에 용해시키고 벤질옥시카르보닐메틸 트리풀루오로메탄술포네이트 (437 mg, 1.46 mmol)를 가한 후 실온에서 6 시간 교반했다. 소량의 에테르를 가한 후 여과하여 황색고체 787 mg 얻었다.
수율: 97%
융점: 149℃에서 분해되기 시작함.
IR(KBr) 3496, 3134, 3063, 1765, 1642, 1261, 1154, 1026 cm-1
1H NMR(300 MHz, DMSO) δ: 5.23 (s, 2H), 5.44 (s, 2H), 7.32-7.41 (m, 7H), 7.83-7.89 (m, 2H), 8.11 (t, 2H), 8.20 (d, 2H), 8.30 (d, 2H), 8.61 (d, 2H).
실시예 14.
1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)(9)의 제조
1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트(8) (60 mg, 0.1 mmol)을 1 ml 디클로로메탄에 현탁시키고 메틸 트리풀루오로메탄술포네이트 (0.06 ml, 0.5 mmol)를 가하고 실온에서 48 시간 반응시킨 후 에테르로 가한 후 여과하여 얻은 황색고체를 과량의 에테르로 씻었다.
수율 72% {초기물질(8)과 1`-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4`-일 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)의 비율이 1:1.8}.
1H NMR(300 MHz, DMSO) δ: 4.87 (s, 2H), 5.24 (s, 2H), 5.45 (s, 2H), 7.34-7.42 (m, 7H), 8.08 (t, 2H), 8.41 (d, 2H), 8.45-8.52 (m, 2H), 8.62 (d, 2H), 8.86 (d, 2H).
본 발명에서 얻어진 화합물들의 화학발광의 정도를 측정하기 위해 발광스펙트로미터(Luminescence spectrometer)를 이용하여 발광도를 측정하였다. 합성된 물질을 DMF(N,N-dimethylformamide)에 녹인 후 1M H2O2, 1M NaOH/H2O를 트리거용액(trigger solution)으로 가해 주어 발광도(상대강도)를 측정하고 표 1에 나타내었다. 본 측정에서는 종래 기술(미합중국특허 제5,594,112호)의 페닐 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트(M1), 4`-풀루오로-2`-메틸페닐 10-벤질옥시카르보닐메틸아크리디늄-9-카르복시레이트(M2), 4`-풀루오로-2`-니트로페닐 10-벤질옥시카르보닐메틸아크리디늄-9-카르복시레이트(M3)을 화학발광의 표준물질로 사용하여 신규로 합성된 발광물질과 비교 분석하기 위한 자료로 사용하였다.
aX = C; R1= CH3; R2, R3, R4= H 인 종래 발광물질(M1)의 상대강도는 234;
X = C; R1= CH2COOCH2C6H5; R2= CH3; R3= H; R4= F 인 종래 발광물질(M2)의 상대강도는 5;
X = C; R1= CH2COOCH2C6H5; R2= NO2; R3= H; R4= F 인 종래 발광물질(M3)의 상대강도는 7
b화합물6:7= 1 : 2.5 인 조성물의 상대강도
c화합물8:9= 1 : 1.8 인 조성물의 상대강도
상기 표 1로 알 수 있는 바와 같이, N-10(R1)이 메틸기로 치환된 1, 2, 3번 화합물의 경우 페녹시기에 전자 끌개 작용기(-NO2, -F)가 달린 경우에 화학발광의 효과가 증대되었다. N-10(R1)이 -(CH2)2CO2CH2C6H5로 치환된4,5번 화합물은 종래의 유사 화합물(M2, M3)에 비해서는 좀 더 나은 화학발광 효과를 나타내었다. 페녹시 작용기를 피리딜옥시로 변환시킨 새로운 유형의 아크리디늄 화합물7,9의 경우 혼합물의 상태로 얻었으나, 이들 혼합물들은 기존에 알려진 발광물질(M1)과 비교하여 약간 개량된 발광효과를 나타내었다.

Claims (9)

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  7. 아래 화학식 1로 표시되는 아크리디늄 화합물.
    화학식 1
    상기식에서, R1은 메틸기; X는 질소; R2,R3은 수소; R4는 메틸기 또는 벤질옥시카르보닐메틸기를 나타내고; n은 2이다.
  8. 1′-메틸피리딘-4′-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트와 1′-메틸피리딘-4′-일 10-아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)가 1 : 2.5 중량비로 배합되어 있음을 특징으로 하는 화학발광 조성물.
  9. 1′-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4′-일 아크리딘-9-카르복시레이트 트리풀루오로메탄술포네이트와 1′-벤질옥시카르보닐메틸피리딘-4′-일 10-메틸아크리디늄-9-카르복시레이트 디(트리풀루오로메탄술포네이트)가 1 : 1.8 중량비로 배합되어 있음을 특징으로 하는 화학발광 조성물.
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